Заходи боротьби з надлишками тепла в приміщеннях

На метрологічні умови в приміщенні сильно впливають внутрішнє планування, розміщення обладнання, орієнтування по сторонам світу, висота приміщення, використання аераційних ліхтарів та конструкцій зовнішніх захисних засобів від сонячної радіації, використання теплоізоляції та інше. Ці питання вирішуються при проектуванні будинку.

Одним із основних заходів по оптимізації параметрів мікроклімату і складу повітря в приміщеннях є забезпечення потрібного повітрообміну за допомогою вентиляції.

Для вентиляції побутових, адміністративних та виробничих приміщень широко використовується природна вентиляція. Обмін повітря в цьому випадку здійснюється за рахунок рiзницi температур повітря в приміщенні та за його межами, а також під дією вітру. Така вентиляція може бути неорганізованою, коли обмін повітря здійснюється через вікна, квартирки, щілини в зовнішніх огорожах i т.п., та організованою, що піддається регулюванню. В останньому випадку для вентиляції використовують спеціальні вентиляційні отвори конструкція яких дозволяє змінювати їх аеродинамічний опір, або дефлектори. Дефлектори - це спеціальні пристрої, що встановлюються на витяжних вентиляційних трубопроводах та використовують енергію вітру.

Організовану природну вентиляцію прийнято називати аерацією. Перевагою такої вентиляції є можливість подавати значні об'єми повітря без витрат енергії, вентиляторів та вентиляційних трубопроводів. Поряд з цим вона має суттєві недоліки, а саме: значне зниження ефективності влітку та неможливість здійснити очищення i охолодження повітря, що надходить у приміщення.

В системах механічної вентиляції рух повітря здійснюється вентиляторами. Крім них вентиляційні системи, як правило, мають пристрої для забору повітря, вентиляційні трубопроводи, фільтри, калорифери, приливні або витяжні отвори, пристрої для очищення забрудненого повітря від шкідливих газів та пилу перед його викидом в атмосферу, витяжні шахти та інше. Найбільш досконалими, з точки зору умов життєдіяльності, є припливно-витяжнi системи вентиляції тому, що в цьому разі надходження i видалення повітря з приміщення організовані. При роботі витяжної системи чисте повітря надходить в приміщення неорганізовано (через щілини, негерметичні конструкції), що в рядi випадків може привести до переохолодження організму людини.

Місце для забору свіжого повітря вибирають з урахуванням напрямку вітру, з навітряної сторони по відношенню до витяжних отворів, далі від місць виділення шкідливих речовин.

Для вибору вентилятора потрібно знати необхідну для вентиляції приміщення кількість повітря та повний тиск, що витрачається на переміщення повітря в трубопроводах, в вентиляційних отворах, фільтрах та інших елементах вентиляційної системи. Кожен вентилятор має свою аеродинамічну характеристику, що показує зв'язок між основними параметрами - кількістю повітря, тиском, потужністю та коефіцієнтом корисної дії. Правильно вибраний вентилятор тоді, коли він забезпечує необхідну кількість повітря i працює при найбільш високому коефіцієнті корисної дії.

Розрахунок витяжної вентиляції за надлишками теплоти наведено в роботі [2. За допомогою механічної вентиляції можливо забезпечити тільки допустимі умови параметрів мікроклімату, але є багато виробничих процесів де потрібно підтримувати оптимальні умови мікроклімату, тому більш детально зупинимось на кондиціонуванні.

Кондиціонування — це створення і автоматична підтримка в закритих приміщеннях необхідної температури, вологості, тиску, чистоти, іонного складу, та швидкості переміщення повітря.

Системи кондиціонування повітря (СКП), що призначаються для створення повітряного середовища, найбільш сприятливих для людини називають комфортними. Людський організм в процесі життєдіяльності виділяє теплоту, вологу і вуглекислоту. Всі ці виділення повині бути виведені з приміщення разом з забрудненим повітрям.

Комфортне кондиціонування повинне забезпечувати задану температуру, відносну вологість, чистоту повітря, різницю між температурами в приміщенні і припливного повітря, рівень шуму в приміщеннях, який пов’язаний з роботою обладнання СКП.

Технологічні системи кондиціонування забезпечують створення повітряного середовища, що сприяє успішному протіканню технологічного процесу. В промислових приміщеннях, де знаходиться обслуговуючий персонал необхідно використовувати технологічно-комфортне кондиціонування, яке буде враховувати присутність людей в приміщені.

Устрій, в якому здійснюється необхідна теплова обробка повітря і його очищення називається установкою кондиціонування повітря (УКП) або кондиціонером.

Кондиціонери забезпечують необхідний мікроклімат в приміщеннях.

Системи кондиціонування класифікуються:

- по призначенню – на комфортні і технічні, а також на технічно-комфортні в приміщеннях з тривалим перебуванням обслуговуючого персоналу;

- по режиму робіт – на цілорічні, що підтримують необхідні параметри весь рік і сезонні, здійснюючі для холодного періоду підігрів і зволоження повітря, а для теплого – охолодження і під сушення повітря;

- по характеру зв’язку з обслуговуючим персоналом – на центральні і місцеві;

- по схемі обробки повітря – на прямоточні, що характеризуються обробкою тільки зовнішнього повітря і рециркуляційні, що характеризуються обробкою не тільки зовнішнього повітря, а ще й рециркуляційного;

- по тиску, який розвиває вентилятор – на системи низького, середнього і високого тиску;

- по продуктивності – високої продуктивності (центральні) і невеликої продуктивності (місцеві);

- по способу обслуговування приміщень з різними параметрами повітря і тепловологістними режимами – на однозональні і багатозональні;

- по ступені забезпечення необхідних параметрів повітря в приміщенні, що обслуговується, протягом усього року.

Не зупиняючись на деталях приведеної класифікації, відзначимо тільки, що вона багато в чому визначає ті різновиди кондиціонерів, на яких ми зупинимося нижче. Відразу ж помітимо, що специфічні технологічні кондиціонери випадають з нашого поля зору, тому що є прерогативою обмеженого кола фахівців і масового поширення не мають. Спочатку зупинимося на місцевих кондиціонерах, тобто таких пристроях, що призначені для створення необхідного мікроклімату в приміщенні, де вони встановлені, чи його частини. Ці кондиціонери бувають автономні, які мають пристрої теплоти і холоду та неавтономні – які потребують для роботи подачі теплоносія і холодоносія.

До неавтономних пристроїв обробки повітря відносять вентиляторні теплообмінники продуктивністю по повітрю 150 - 6000 м³/год, а за холодопродуктивністю 600-25000 Вт. Ці пристрої, установлюються безпосередньо в приміщенні. Вони, як правило, досить естетичні і пристосовані для розміщення в різних місцях. До їх недоліку слід віднести наявність вентилятора, що представляє собою джерело шуму.

До автономних місцевих кондиціонерів відносять віконні кондиціонери та роздільні агрегати, чи спліт-системи (split systems). Найчастіше такі пристрої характеризуються холодопродуктивністю до 10 кВт і продуктивністю по повітрю до 3000 куб. м/ч. Вони можуть працювати як на рециркуляційному повітрі, так і на його суміші з зовнішнім.

Віконні кондиціонери – це одноблочний пристрій, у корпусі якого розташовані: холодильна машина (компресор, конденсатор, випарник), вентилятор, фільтр, блок керування. У деяких моделях передбачається електричний підігрів. Охолодження конденсатора здійснюється зовнішнім повітрям. Вони характеризуються простотою виконання, що робить їх найдешевшими серед усіх типів кондиціонерів. До їх недоліків слід віднести високий рівень шуму та екранування світлового потоку, а також їх розміщення погіршує зовнішній вид фасаду будинків.

Названі недоліки привели до пошуку нових конструкцій кондиціонерів. В результаті на початку 80-х років з'являються спліт-системи у яких компресорний агрегат і випарник розміщені окремо. Сучасна спліт-система, характеризується: низькими шумовими показниками, можливістю регулювання витрати повітря, ефективною системою очищення повітря, а також привабливим зовні-нім виглядом.

Майже всі спліт-системи функціонують у двох режимах: охолодження і нагрівання внутрішнього повітря (тепловий режим). Тепловий режим характерний для міжсезоння, коли температура зовнішнього повіт-ря складає +8...-5 ⁰С. Верхнє значення цього інтервалу температури пов'язано з припиненням роботи опалювальних систем, нижнє - з енергетичною доцільністю функціонування агрегату в розглянутому режимі. У ньому, як правило, забезпечується автоматична система захисту теплообмінника зовнішнього блоку від обмерзання. Останнім часом у деяких спліт-ситемах передбачається інверторне керування компресором холодильної машини, що представляє собою регулювання його потужності за рахунок зміни частоти електричного струму. Це дозволяє швидко встановлювати режим роботи останнього і робити досить точну підтримку параметрів повітря. Останнім часом широке розповсюдження отримали настінні і напільні кондиціонери. За конструкцією вони відносяться до сплінт-систем, а їх назва вказує де розміщується внутрішній блок кондиціонера (рис. 2, 3). До недоліків традиційних спліт-систем необхідно віднести неможливість рівномірного розподілу обробленого повітря в приміщені.

До спліт-систем також необхідно віднести канальні і касетні кондиціонери (рис. 4). Найчастіше вони використовуються в приміщеннях великих розмірів так, як здатні розподіляти повітря в різні сторони вільними і настильними струменями, при чому до внутрішнього блоку можуть бути приєднані практично всі традиційні повітророзподільники.

 

 

У приміщеннях, де не можливо закріпити кондиціонери на стінах (наприклад, магазин з великою площею осклянілості), встановлюються колоні кондиціонери або стелеві (рис. 5). Якщо до одного зовнішнього блоку підключено декілька внутрішніх, такий кондиціонер називається мультиспліт-системою.

Правильно спроектована і раціонально виконана система кондиціонування повітря в приміщеннях сприяє збереженню здоров'я та підвищенню працездатності людей.