Классификация систем кондиционирования, вентиляции и отопления

Классификация систем кондиционирования

Кондиционирование воздуха — это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.

Прежде чем перейти к классификации систем кондиционирования, следует отметить, что общепринятой классификации до сих пор не существует, и связано это с многовариантностью принципиальных схем, технических и функциональных характеристик, зависящих не только от технических возможностей самих систем, но и от объектов применения (кондиционируемых помещений).

Современные системы кондиционирования могут быть классифицированы по следующим признакам:

• по основному назначению (объекту применения): комфортные и технологические;
• по принципу расположения кондиционера в обслуживаемом помещении: центральные и местные;
• по наличию собственного (входящего в конструкцию кондиционера) источника тепла и холода: автономные и неавтономные;
• по принципу действия: прямоточные, рециркуляционные и комбинированные;
• по способу регулирования выходных параметров кондиционированного воздуха: с качественным (однотрубным) и количественным (двухтрубным) регулированием;
• по количеству обслуживаемых помещений (локальных зон): однозональные и многозональные;
• по давлению, создаваемому вентиляторами центральных кондиционеров, подразделяются на системы низкого давления (до 100 кг/м 2 ), среднего давления (от 100 до 300 кг/м 2 ) и высокого давления (выше 300 кг/м 2 ).

Кондиционирование воздуха, согласно СНиП 2.04. 05—91*, по степени обеспечения метеорологических условий подразделяются на три класса:

первый класс обеспечивает требуемые для технологического процесса параметры в соответствии с нормативными документами; второй класс обеспечивает оптимальные санитарно-гигиенические нормы или требуемые технологические нормы; третий класс обеспечивает допустимые нормы, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

Кроме приведенных классификаций существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие специальные технологические процессы, включая системы с изменяющимися во времени (по определенной программе) метеорологическими параметрами.

1. сплит-системы (настенные, напольно-потолочные, колонного типа, кассетного типа, многозоональные с изменяемым расходом хладагента);
2. напольные кондиционеры и кондиционеры сплит-системы с приточной вентиляцией;
3. системы с чилерами и фанкойлами;
4. крышные кондиционеры;
5. шкафные кондиционеры;
6. прецизионные кондиционеры;
7. центральные кондиционеры.

Классификация систем вентиляции

Что же это такое? Энциклопедический словарь дает на этот счет следующее определение: “Под вентиляцией понимают регулируемый воздухообмен, осуществляемый для создания в помещениях воздушной среды, благоприятной для здоровья и трудовой деятельности человека. Под вентиляцией также понимается совокупность технических средств, необходимых для осуществления воздухообмена”.

Что именно следует считать комфортным и благоприятным, прописано в СНиП (Строительных Нормах и Правилах).

При всем многообразии систем вентиляции, обусловленном назначением помещений, характером технологического процесса, видом вредных выделений, 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.

Системы вентиляции включают группы самого разнообразного оборудования.

• осевые вентиляторы;
• радиальные вентиляторы;
• диаметральные вентиляторы.

2. Вентиляторные агрегаты:

3. Вентиляционные установки:

4. Воздушно-тепловые завесы.

6. Воздушные фильтры.

• металлические;
• металлопластиковые;
• неметаллические;
• гибкие и полугибкие.

9. Запорные и регулирующие устройства:

• воздушные клапаны;
• диафрагмы;
• обратные клапаны.

10. Воздухораспределители и регулирующие устройства воздухоудаления:

• решетки;
• щелевые воздухораспределительные устройтва;
• плафоны;
• насадки с форсунками;
• перфорированные панели.

11. Тепловая изоляция.

Классификация систем отопления

Задачей любой системы обогрева является поддержание заданной температуры внутри помещения в то время, когда температура окружающей среды может значительно изменяться в зависимости от сезона и географического расположения. Для обеспечения заданного режима необходимо компенсировать потери тепла, возникающие вследствие разности температур, за счет подвода тепловой энергии.

Системы обогрева предназначены для компенсации всех видов тепловых потерь: как трансмиссионных (через элементы здания), так и вентиляционных (с притоком холодного воздуха снаружи и потерями теплого воздуха).

Существуют три основных вида обогревательных систем:

• передающие тепло излучением (инфракрасные системы);
• конвекционные;
• обогревающие подачей теплого воздуха.

1. Инфракрасные системы обогрева:

• печи и камины;
• лампы (электрические и газовые);
• панели (водяные, электрические и газовые);
• теплые полы (электрические и водяные);
• радиаторы водяного отопления (чугунные и трубчатые, стальные панельные без конвекторных решеток).

• радиаторы конвекторного типа (стальные панельные с конвекторными решетками);
• радиаторы с принудительной конвекцией;
• конвекторы (электрические и водяные);
• конвекторы с принудительной конвекцией (электрические и водяные).

3. Обогреватели с подачей теплого воздуха:

• тепловые завесы (электрические и водяные);
• тепловые вентиляторы переносные (электрические) и стационарные (электрические и водяные);
• системы воздушного обогрева (водяные, электрические и газовые).

Назначение систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Лекция 1. Цель лекции: Общая характеристика систем обеспечения микроклимата в помещении. Влияние климатических условий России на совершенствование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и перспективы их развития.

1.1 Особенности климатических условий России и их влияние на развитие систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для людей и требованиями технологического процесса.

Отопление зданий начинают при устойчивом (в течение 3 суток) понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до 8 о С и ниже, когда теплопоступление в помещения уже недостаточно для поддержания нормальной температуры; и заканчивают при устойчивом повышении температуры наружного воздуха до 8 о С. Период отопления зданий в течение года называют отопительным сезоном.

Вентиляцией называется удаление из помещений различных вредных выделений (избытков тепла и влаги; паро- и газовыделений; пыли), определяемых условиями комфорта и требованиями технологического процесса.

Кондиционированием воздуха называется искусственное поддержание в помещениях заданных температуры воздуха и его относительной влажности, чистоты, газового состава и скорости движения, определяемых условиями комфорта для людей и требованиями технологического процесса.

Кроме того, отопление вентиляция и кондиционирование воздуха способствуют увеличению срока службы зданий и оборудования, нормализации технологических процессов, повышению производительности труда людей и качества выпускаемой продукции.

Изучение дисциплины предусматривает получение знаний по требованиям к микроклимату помещений; принципам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; освоение научных методов расчета и регулирования; навыков проектирования; знакомство с перспективами развития систем.

Способ обеспечения микроклимата в помещении в значительной мере зависит от особенностей конструктивного и архитектурно-планировочного решений здания и теплотехнических свойств их ограждений. Монтаж систем производится в процессе возведения здания, ее элементы увязываются с планировкой и интерьером помещений, и с этой точки зрения является отраслью строительной техники.

В тоже время, системы отопления вентиляции и кондиционирования воздуха являются одним из видов инженерно-технологического оборудования зданий, т. к. в период эксплуатации требуют постоянного наблюдения, регулировки и периодической наладки и профилактики.

На теплоснабжение отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение жилых и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого органического топлива, причем основными являются затраты на отопление. В связи с подорожанием топлива, необходима его экономия на основе рационального использования энергетических ресурсов без снижения качества отопления.

Генеральным направлением здесь является рациональная децентрализация и централизованное теплоснабжение на базе совместной выработки тепловой и электрической энергии, а также использование ВЭР. Немаловажное роль играют возобновляемые источники энергии (солнечная и геотермальная энергии), которым в последнее время уделяется все большее внимание.

Важное значение для снижения энергозатрат при качественном теплоснабжении имеют надежные системы автоматического регулирования температуры.

В современных условиях экономически целесообразно в районах расположения крупных гидростанций применение электрического отопления.

Климатические условия на территории нашего государства отличаются суровой и продолжительной зимой. Для сравнения вводится показатель градусо-суток (произведение числа суток действия отопления на разность внутренней и наружной температуры, средней в течение этого периода времени). Значение этого показателя колеблется от 2000 до 12800 по всей территории и свидетельствует о большом разнообразии местных климатических условий, и о том, что практически каждое здание должно иметь отопление. Показатель градусо-суток отопительного периода (ГСОП) служит для технико-экономической оценки термического сопротивления ограждающих конструкций помещений.

Уровень развития отопительной техники и систем вентиляции и кондиционирования воздуха отражен рекламной продукцией ведущих отечественных и зарубежных фирм.

Отопление, вентиляция и кондиционирование

Три составляющие, которые обеспечивают комфортные условия для пребывания человека внутри помещения — это оптимальный тепловой режим, качественное проветривание и умеренная влажность воздуха. Гарантировать необходимый микроклимат в любом здании или отдельном помещении сможет отопление, вентиляция и кондиционирование — СНиП 41-01-2003 определяет основные требования по их устройству.

Кроме того, в строительных нормах и правилах прописано соблюдение необходимых санитарных, экологических и пожаробезопасных мер при эксплуатации таких систем. В данном документе пересмотрены и уточнены старые, а также внесены новые положения по использованию систем поквартирного теплоснабжения и защите от пожаров, учтен опыт действующих нормативов, в том числе и зарубежных.

Кроме того, существует еще ряд СНиПов, ГОСТов, СанПиНов и т.д., которые отвечают за проектную документацию, соблюдение необходимых размеров и допусков, определение гигиенических условий, мер безопасности и многое другое. При расчетах систем теплоснабжения и вентиляции конструкторы должны четко следовать указаниям соответствующих нормативных документов.

Отопление

В холодный период года внутри помещений необходимо сохранять оптимальную температуру. Делается это при помощи специальных отопительных приборов или целых систем, помогающих возмещать теплопотери здания. Современное отопительное оборудование позволяет автоматически регулировать индивидуальный температурный режим, обеспечивая комфортные условия для человека как в домашних условиях, так и на работе или в общественных местах.

Отопление бывает двух видов:

При конвективном варианте теплый воздух смешивается с холодными потоками. За счет этого в помещении становится тепло. Однако его недостатком является неоднородность обогрева — над поверхностью пола температура воздуха на несколько градусов ниже, чем в районе потолка. Конвективное отопление считается менее экономичным, поскольку оно приводит к перерасходу топлива и тепловой энергии. Тепло при лучистом отоплении передается методом излучения и лишь частично — конвекцией. Нагревательные приборы устанавливаются над зонами, которые необходимо прогреть. Например, под потолком, под напольным покрытием, рядом с рабочей зоной или местом отдыха.

Что собой представляет система отопления

Частные домовладения и многоэтажные постройки могут отапливаться:

• централизованно;
• индивидуально, или автономно.

В зависимости от варианта отопления, системы бывают:

• воздушными;
• водяными;
• паровыми;
• электрическими;
• комбинированными.

Каждый конструктивный элемент отопительной системы отвечает за свою функцию. Основными для воздушного, парового и водяного отопления являются:

• Теплогенератор (при автономном индивидуальном обогреве) или теплообменник (при централизованном отоплении), который предназначен для нагрева теплоносителя. Это может быть котел, печь, бойлер и т.д.
• Теплопровод — осуществляет доставку теплоносителя (жидкого, паро- или газообразного) от источника тепла до отопительных приборов. Обычная или со специальными присадками вода, а также антифриз, предназначенный для систем отопления, являются жидкими теплоносителями. Пар, горячий воздух или продукты сгорания относятся к группе газообразных носителей, позволяющих переносить тепло на определенную дистанцию.
• Отопительные приборы — отдают доставленное носителями тепло окружающему пространству. Это, как правило, панельные или секционные радиаторы, изредка — просто металлические трубы чуть большего диаметра, чем предназначенные для внутренних водопроводных сетей.

Электрические системы имеют немного другую схему, хотя условно ее также можно разделить на три основные группы.

Обратите внимание! В качестве теплогенератора здесь выступает электрическая энергия, роль теплопровода играет электропровод, а отопительными приборами являются нагревательные кабели или специальные матрицы, инфракрасные пленки или другие элементы.

Отличительные особенности отопительных систем

Кроме уже перечисленных вариантов, системы отопления классифицируют еще по нескольким признакам. Основными из них являются:

• способ циркуляции – естественный или принудительный;
• расположение теплопроводов – верхнее, нижнее, комбинированное;
• температура воды или другого носителя в подающем коллекторе – высоко-, средне- или низкотемпературный вариант;
• расположение труб, соединяющих обогревательные приборы – горизонтальное или вертикальное;
• схема движения теплоносителя – тупиковая или попутная;
• рабочий режим – постоянный или переменный.

Автономная, или индивидуальная система отопления

В случае, когда все элементы отопительной системы располагаются в пределах одного дома, она называется автономной. Главной ее особенностью является независимость от внешних теплоносителей, общих для многоквартирных строений разводок и городских или районных котельных. Область действия таких систем может ограничиваться даже одним помещением. Печное отопление. Тепло появляется при сгорании твердого топлива в обычной русской печи или камине. В зависимости от печной конструкции, помещение может прогреваться отдельно или вместе с близлежащими комнатами, куда выходят стенки печи. А в случае устройства на печке бака для воды и разводки труб, в которых курсирует теплоноситель, обогреваться может весь дом.

Недостатками печного отопления являются неравномерность прогрева и невозможность поддержания определенного теплового режима. Воздух нагревается слишком медленно, а после сгорания дров или угля печь сразу начинает остывать.

Отопительные котлы. Они различаются по виду топлива, с помощью которого нагревается теплоноситель. Это может быть газ, твердое или жидкое топливо, электричество.
Газовое отопление наиболее экономично. Но оно имеет и свои недостатки — это взрывоопасность и токсичность при неполном сгорании газа. Поэтому при эксплуатации оборудования особое внимание уделяют системе безопасности. Электрокотлы более безопасны и экологичны, но обходятся гораздо дороже.

В качестве твердого топлива используют дрова, уголь, пеллеты из отходов деревообработки, торфяные брикеты и даже лузгу подсолнечника. Недостаток твердотопливных котлов — это невозможность их работы в автоматическом режиме. Угарный газ отводится из помещения через систему дымоходов.

Жидкотопливное оборудование работает на дизельном топливе. Для таких котлов необходимо предусматривать отдельное помещение и место для хранения запаса топлива.

Централизованная система отопления

Отдельно расположенные котельные или ТЭЦ обслуживают сразу несколько потребителей или целые городские районы. Централизованное отопление, в зависимости от используемого теплоносителя, может быть:

Водяное отопление в централизованных системах является наиболее распространенным. Нагретая вода поступает по магистральным трубопроводам и внутридомовым стоякам к радиаторам, охлаждается и возвращается назад к теплообменнику. В системе парового отопления роль теплоносителя берет на себя пар, который поступает по теплопроводу от паровых котлов. Такие системы имеют ряд недостатков, поэтому в современном строительстве используются мало. Чаще встречается комбинированное пароводяное отопление.

Воздушное отопление предполагает циркуляцию нагретого воздушного потока, который передает тепло окружающему воздуху, смешиваясь с ним.

Важно! Если предусмотрено возвращение воздуха к нагревателю для повторного прогрева, то систему называют рециркуляционной. Если для системы используется только наружный воздух, то она называется вентиляционной. В этом случае можно говорить о том, что в ней совмещены две функции – вентиляция и отопление, снип указывает на то, что использовать их сочетание необходимо лишь в тех случаях, когда рециркуляция недопустима.

Локальное отопление

Данная система предусматривает зональный обогрев помещения, когда отапливается лишь ограниченное пространство. Для этого используют, как правило, электрические приборы или небольшие переносные печки. Наиболее эффективными являются инфракрасные обогреватели, при помощи которых мгновенно появляется ощущение тепла и комфорта.

Теплый пол

Данная система отопления обеспечивает прогрев поверхности напольного покрытия. Теплый поток воздуха равномерно поднимается вверх, что сопровождается правильным распределением температуры по высоте.

Различают теплые полы:

Водяной пол — это система трубопроводов, по которым циркулирует теплоноситель. Располагают их на поверхности чернового пола под напольным покрытием.

Электрические полы подразделяются на:

• кабельные;
• пленочные;
• из термоматов, или матриц;
• инфракрасные.

Современная конструкция теплых полов появилась сравнительно недавно, хотя первые совсем примитивные системы использовались еще со времен Древнего Рима. В настоящее время теплый пол становится все более популярным среди потребителей.

Вентиляция

Вентилируемое помещение — это чистота, безопасность, отсутствие посторонних запахов и прекрасное самочувствие. Основная функция вентиляции состоит в регулировании воздухообмена в отдельно взятом помещении при помощи специальных устройств. С ее помощью можно поддерживать необходимую температуру и влажность окружающего воздуха. А на вредных производствах и в цехах со специфическими условиями, необходимыми для реализации технологических процессов, наличие вентиляции прописывается в соответствующих нормативных документах.

В квартирах вентиляционные каналы в обязательном порядке предусматриваются на кухнях и в санузлах. Без них в жилище будут скапливаться бактерии, повысится концентрация углекислого газа, и появится чрезмерная влажность, отчего обязательно начнутся головные боли, и увеличится риск развития вирусных заболеваний. Вентиляция — это глоток свежего воздуха, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека и домашних животных.

Разновидности систем вентиляции

В зависимости от выполняемых функций и конструктивных особенностей, вентиляционные системы подразделяются на:

• Приточную, подающую свежий воздух извне. Удаление «ненужного» воздуха происходит естественным путем через щели, форточки и открывающиеся двери за счет избыточного давления.
• Вытяжную, предназначенную для вытягивания из помещения загрязненного воздуха. Свежий воздушный поток попадает внутрь через неплотно закрывающиеся двери или оконные створки, а также из других комнат, расположенных по соседству, за счет появления разряженного давления.
• Приточно-вытяжную, обеспечивающую одновременный приток и отток воздушных масс. В этом случае важным моментом является правильное соотношение поступающего и удаляемого из помещения воздуха.
• Местную, создающую необходимые условия зонально. Вредные вещества в этом случае вытягиваются и удаляются с ограниченного пространства.
• Общеобменную, используемую для всего здания или его значительной части.
• Естественную, создающуюся в результате разности плотности и температуры воздуха вне и внутри помещения или с помощью ветра, а также сквозняка. Она может быть организованной или неорганизованной.
• Механическую, осуществляемую при помощи электровентиляторов.

Обратите внимание! В жилых зданиях устраивают чаще всего естественную вытяжную вентиляцию, на производстве и в общественных постройках — приточно-вытяжную с использованием вентиляторов. Часто приточную вентиляцию и воздушное отопление соединяют в одну систему. При этом дополнительно устанавливают мощные обогреватели.

Кондиционирование

В закрытых помещениях или при слишком жаркой либо прохладной погоде за окном, но при плюсовом значении температуры благоразумно будет организовать кондиционирование воздуха — снип станет незаменимым помощником в данном вопросе. В нем учтены все нормы и параметры, а также определены требования к подобным системам.

Кондиционеры поддерживают необходимый тепловой и влажностный режим, регулируют скорость движения воздуха и очищают его. Системы кондиционирования нередко играют роль приточной вентиляции, а в прохладный период времени могут выполнять функцию дополнительного обогрева. Использовать кондиционеры можно практически на любых производствах, в общественных местах и, конечно же, в домашних условиях.

Различия и особенности систем кондиционирования

Классифицировать кондиционеры можно по нескольким признакам:

По функциональности:

• Охлаждающие — используются в период жары и поддерживают заданную температуру.
• Охлаждающе-обогревающие — дополнительно оборудованы калорифером. Эксплуатировать их можно круглый год.
• Полнофункциональные — сочетают в себе функции вентиляции, отопления и охлаждения, а также возможность регулирования влажности.

По назначению:

• Комфортные — устанавливаются в жилых строениях и общественных местах.
• Технологические — выпускаются для производственных нужд и отличаются мощностными характеристиками.

По наличию индивидуальных тепловых и охлаждающих источников — автономные и неавтономные.

По размещению:

• Центральные, устанавливаемые за пределами помещений.
• Местные, находящиеся внутри.

По принципу действия:

• Прямоточные, втягивающие воздух извне.
• Рециркуляционные, не нуждающиеся в притоке наружного воздуха.
• Комбинированные.

Современные кондиционеры многофункциональны. Они комплектуются увлажнителями, осушителями, ионизаторами, очистителями, нагревателями и прочим.

Заключение

От качества и грамотной установки вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха в помещении напрямую зависит самочувствие, работоспособность и настроение человека, проживающего в доме или исполняющего свои должностные обязанности в офисе, а также находящегося на отдыхе в развлекательном или спортивном центре.