Кондиціювання повітря – це створення та автоматична підтримка (регулювання) у закритих приміщеннях усіх чи окремих параметрів (температури, вологості, чистоти, швидкості руху повітря) на певному рівні з метою забезпечення оптимальних метеорологічних умов, найбільш сприятливих для самопочуття людей або проходження технологічного процесу.
Кондиціювання повітря здійснюється комплексом технічних засобів, який називається системою кондиціювання повітря (СКП). До складу СКП входять технічні засоби забору повітря, підготовки, тобто надання необхідних властивостей (фільтри, теплообмінники зволожувачі чи осушувачі повітря), переміщення (вентилятори) та його розподілу, а також засоби холодо- та теплопостачання, автоматики, дистанційного керування та контролю. СКП великих громадських, адміністративних та виробничих будівель обслуговуються, як правило, комплексними автоматизованими системами керування.
Автоматизована система кондиціювання підтримує заданий стан повітря в приміщенні, незалежно від коливань параметрів навколишнього середовища (атмосферних умов). Основне обладнання системи кондиціювання для підготовки та переміщення повітря агрегується (компонується в єдиному корпусі) у пристрої, який називається кондиціонером. У багатьох випадках усі технічні засоби для кондиціювання повітря скомпоновані в одному блоці або двох блоках, і тоді поняття «СКП» та «кондиціонер» є однозначними.
Перш ніж перейти до класифікації систем кондиціювання, необхідно зазначити, що загальноприйнятої класифікації СКП досі не існує, і пов’язано це з багатоваріантністю принципових схем, технічних та функціональних характеристик, які залежать не лише від технічних можливостей самих систем, але й від об’єктів застосування (кондиційованих приміщень).
Сучасні системи кондиціювання можуть бути класифіковані за:
Також існують різноманітні системи кондиціювання, що обслуговують спеціальні технологічні процеси, включаючи системи зі змінними в часі (за певною програмою) метеорологічними параметрами.
Комфортні СКП призначені для створення та автоматичної підтримки температури, відносної вологості, чистоти та швидкості руху повітря, які відповідають оптимальним санітарно-гігієнічним вимогам для житлових, громадських та адміністративно-побутових будівель чи приміщень. Технологічні СКП призначені для забезпечення параметрів повітря, які максимальним чином відповідають вимогам виробництва. Технологічне кондиціювання в приміщеннях, де знаходяться люди, здійснюється з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог до стану повітряного середовища.
Центральні СКП постачаються ззовні холодом (який доставляється холодною водою чи холодоагентом), теплом (яке доставляється гарячою водою, парою або електроенергією) та електричною енергією для приводу електродвигунів вентиляторів, насосів та ін. Центральні СКП розташовані за межами обслуговуваних приміщень та кондиціонують одне велике приміщення, декілька зон такого приміщення або багато окремих приміщень. Інколи декілька центральних кондиціонерів обслуговують одне приміщення великих розмірів (виробничий цех, театральний зал, закритий стадіон або каток). Центральні СКП облаштовуються центральними неавтономними кондиціонерами, які виготовляються за базовими (типовими) схемами компонування обладнання та їх модифікаціями.
Центральні СКП мають наступні переваги:
З допомогою центральних СКП, за умови належної акустичної обробки повітропроводів, облаштування глушників шуму та поглиначів вібрації, можливо досягнути найнижчих рівнів шуму в спецприміщеннях типу телерадіостудій u1080 і т.д.
Незважаючи на низку переваг центральних СКП, слід зазначити, що великі габарити та проведення складних будівельно-монтажних робіт зі встановлення кондиціонерів, прокладання повітропроводів та трубопроводів, часто призводять до неможливості застосування таких систем в існуючих реконструйованих будівлях.
Місцеві СКП розробляються на основі автономних та неавтономних кондиціонерів, які встановлюються безпосередньо в обслуговуваних приміщеннях. Перевагою місцевих СКП є простота встановлення та монтажу.
Така система застосовується у великій кількості випадків:
Автономні СКП постачаються ззовні лише електричною енергією, наприклад, кондиціонери спліт-систем, шафові кондиціонери і т.д. Такі кондиціонери мають вбудовані компресійні холодильні машини, які працюють, як правило, на фреоні 22.
Автономні системи охолоджують та осушують повітря, для чого вентилятор продуває рециркуляційне повітря крізь поверхневі охолоджувачі повітря, котрими є випарники холодильних машин, а в перехідний та зимовий час u1086 вони можуть здійснювати підігрів повітря за допомогою електричних підігрівачів або шляхом реверсування роботи холодильної машини за циклом так званого «теплового насоса». Найбільш простим варіантом, який надає децентралізоване забезпечення температурних умов в приміщеннях, можна вважати застосування кондиціонерів спліт-систем.
Неавтономні СКП поділяються на:
Однозональні центральні СКП застосовуються для обслуговування великих приміщень із відносно рівномірним розподілом тепла, виділень вологи, наприклад, великих залів кінотеатрів, аудиторій і т.д. Такі СКП, як правило, комплектуються пристроями для утилізації тепла (теплоутилізаторами) або змішувальними камерами для використання в обслуговуваних приміщеннях рециркуляції повітря.
Багатозональні центральні СКП застосовуються для обслуговування великих приміщень, у яких обладнання розташоване нерівномірно, а також для обслуговування низки порівняно невеликих приміщень. Такі системи є більш економічними, аніж окремі системи для кожної зони або кожного приміщення. Однак, з їх допомогою не може бути досягнутий такий самий ступінь точності підтримки одного чи двох заданих параметрів (вологості та температури), як із допомогою автономних СКП (кондиціонерами спліт-систем і т.д.).
Прямоточні СКП повністю працюють на зовнішньому повітрі, яке обробляється в кондиціонері, і після цього подається в приміщення.
Рециркуляційні СКП, навпаки, працюють без припливу або з частковою подачею (до 40 %) свіжого зовнішнього повітря або на рециркуляційному повітрі (від 60 до 100 %), яке забирається з приміщення, і після його обробки в кондиціонері знову подається у це ж приміщення.
Класифікація кондиціювання повітря за принципом дії на прямоточні та рециркуляційні обумовлюється, головним чином, вимогами до комфортності, умовами технологічного процесу виробництва, а також техніко-економічними міркуваннями.
Центральні СКП з якісним регулюванням метеорологічних параметрів являють собою широкий ряд найбільш поширених, так званих одноканальних систем, у яких все оброблене повітря при заданих кондиціях виходить із кондиціонера по одному каналу, і далі поступає в одне або декілька приміщень.
При цьому регулювальний сигнал від терморегулятора, який встановлений в обслуговуваному приміщенні, поступає безпосередньо на центральний кондиціонер. СКП з кількісним регулюванням подають в одне або декілька приміщень холодне та підігріте повітря двома паралельними каналами. Температура в кожному приміщенні регулюється кімнатним терморегулятором, який впливає на локальні змішувачі (повітряні клапани), які змінюють співвідношення витрат холодного та підігрітого повітря в суміші, що подається.
Двоканальні системи використовуються дуже рідко через складність регулювання, хоча й володіють деякими перевагами, зокрема, відсутністю в обслуговуваних приміщеннях теплообмінників, трубопроводів тепло- та холодоносія, можливістю спільної роботи зі системою опалення, що особливо важливо для існуючих будівель, системи опалення яких при облаштуванні двоканальних систем можуть бути збережені.
Недоліком таких систем є підвищені витрати на теплову ізоляцію паралельних повітропроводів, які підводяться до кожного обслуговуваного приміщення. Двоканальні системи, аналогічно, як і одноканальні, можуть бути прямоточними та рециркуляційними.
Кондиціювання повітря, згідно БНіП 2.04.05–91*, за ступенем забезпечення метеорологічних умов, поділяється на три класи:
За тиском, який створюється вентиляторами центральних кондиціонерів, СКП поділяються на системи низького тиску (до 100 кг/м2), середнього тиску (від 100 до 300 кг/м2) та високого тиску (понад 300 кг/м2).
Вентиляцією називається сукупність заходів та пристроїв, що використовуються при організації повітрообміну, для забезпечення заданого стану повітряного середовища в приміщеннях та на робочих місцях, у відповідності до БНіП (Будівельних норм). Системи вентиляції забезпечують підтримку допустимих метеорологічних параметрів у приміщеннях різноманітного призначення.
При всьому різноманітті систем вентиляції, обумовленому призначенням приміщень, характером технологічного процесу, видом шкідливих виділень і т.д., їх можна класифікувати за наступними характерними ознаками:
Переміщення повітря в системах природної вентиляції відбувається:
Аерацію застосовують у цехах зі значними тепловиділеннями, якщо концентрація пилу та шкідливих газів у припливному повітрі не перевищує 30 % від гранично допустимої концентрації в робочій зоні. Аерацію не застосовують, якщо за умовами технології виробництва вимагається попередня обробка припливного повітря, або якщо приплив зовнішнього повітря призводить до утворення туману чи конденсату.
У приміщеннях з великими надлишками тепла повітря є завжди теплішим, ніж зовнішнє. Більш важке зовнішнє повітря, потрапляючи до будівлі, витісняє з неї менш щільне тепле повітря.
При цьому в замкнутому просторі приміщення виникає циркуляція повітря, яка викликається джерелом тепла, подібна до тієї, яку створює вентилятор.
В системах природної вентиляції, в яких переміщення повітря створюється за рахунок різниці тисків повітряного стовпа, мінімальний перепад за висотою між рівнем забору повітря з приміщення та його викидом через дефлектор повинен складати не менше 3 м. При цьому рекомендована довжина горизонтальних ділянок повітропроводів не повинна бути більшою за 3 м, а швидкість повітря в повітропроводах – не перевищувати 1 м/с
Вплив вітрового тиску виражається в тому, що на навітряних (звернених до вітру) сторонах будівлі утворюється підвищений, а на підвітряних сторонах, а іноді й на даху, – понижений тиск (розрідження).
Якщо в огорожах будівлі є прорізи, то з навітряної сторони атмосферне повітря поступає в приміщення, а з підвітряної – виходить з нього, причому швидкість руху повітря в прорізах залежить від швидкості вітру, що обдуває будівлю, а також, відповідно, від величин виникаючих при цьому різниць тисків.
Системи природної вентиляції є відносно простими та не потребують складного високовартісного обладнання, а також витрати електричної енергії. Однак, залежність ефективності цих систем від змінних факторів (температури повітря, напрямку та швидкості вітру), а також невеликий існуючий тиск не дозволяють вирішувати з їх допомогою всі складні та різноманітні завдання в області вентиляції.
В механічних системах вентиляції використовуються обладнання та прилади (вентилятори, електродвигуни, повітронагрівачі, пиловловлювачі, автоматика та ін.), які дозволяють переміщувати повітря на значні відстані. Витрати електроенергії на їх роботу можуть бути досить великими. Такі системи можуть подавати та видаляти повітря з локальних зон приміщення у необхідній кількості, незалежно від мінливих умов навколишнього повітряного середовища. За необхідності повітря піддають різним видам обробки (очищенню, нагріванню, зволоженню і т.д.), що практично неможливо в системах із природним нагнітанням. На практиці часто передбачають так звану «змішану вентиляцію», тобто одночасно природну та механічну вентиляцію. У кожному конкретному проекті визначається, який тип вентиляції є найкращим у санітарно-гігієнічному відношенні, а також економічно та технічно більш раціональним.
Припливні системи служать для подачі у вентильовані приміщення чистого повітря замість видаленого. Припливне повітря у необхідних випадках піддається спеціальній обробці (очищенню, нагріванню, зволоженню і т.д.).
Витяжна вентиляція видаляє з приміщення (цеху, корпусу) забруднене чи нагріте відпрацьоване повітря. В загальному випадку, в приміщенні передбачаються як припливні, так і витяжні системи. Їх продуктивність повинна бути збалансованою, з урахуванням можливості поступлення повітря в суміжні приміщення або зі суміжних приміщень. У приміщеннях може бути також передбачена лише витяжна або лише припливна система. В такому випадку повітря поступає в дане приміщення ззовні або зі суміжних приміщень через спеціальні прорізи чи видаляється з даного приміщення назовні, або ж перетікає у суміжні приміщення. Як припливна, так і витяжна вентиляція може облаштовуватися на робочому місці (місцева) або для всього приміщення (загальнообмінна).
Місцевою вентиляцією називається така вентиляція, при якій повітря подається на окремі місця (місцева припливна вентиляція), і забруднене повітря видаляється лише з місць утворення шкідливих виділень (місцева витяжна вентиляція).
[caption id="attachment_1669" align="alignnone" width="615"]
місцева витяжна вентиляція[/caption]
До місцевої припливної вентиляції відносяться повітряні душі (зосереджений приплив повітря з підвищеною швидкістю). Вони повинні подавати чисте повітря до постійних робочих місць, зменшувати в їх зоні температуру навколишнього повітря та обдувати робочих, які піддаються інтенсивному тепловому опроміненню.
До місцевої припливної вентиляції відносяться повітряні оазиси – ділянки приміщень, відгороджені від решти приміщення пересувними перегородками висотою 2–2,5 м, у які нагнітається повітря з пониженою температурою. Місцеву припливну вентиляцію застосовують також у вигляді повітряних завіс (біля воріт, печей та ін.), які створюють ніби повітряні перегородки або змінюють напрямок потоків повітря. Місцева вентиляція потребує менших затрат, ніж загальнообмінна. У виробничих приміщеннях при виділенні шкідливих речовин (газів, вологи та ін.) зазвичай застосовують змішану систему вентиляції — загальну для усунення шкідливих речовин у всьому об’ємі приміщення, а також місцеву (місцеві відсмоктування та приплив) для обслуговування робочих місць.
Місцеву витяжну вентиляцію використовують, коли місця виділення шкідливих речовин у приміщенні є локалізовані, і можливо не допустити їх поширення по всьому приміщенню. Місцева витяжна вентиляція у виробничих приміщеннях забезпечує вловлювання та відведення шкідливих виділень: газів, диму, пилу та частково тепла, яке виділяється від обладнання. Для видалення шкідливих речовин застосовуються місцеві відсмоктувачі (укриття у вигляді шаф, зонти, бортові відсмоктувачі, завіси, укриття у вигляді кожухів біля верстатів та ін.).
Основні вимоги, яким вони повинні задовольняти: місце утворення шкідливих виділень, за можливості, повинно бути повністю закрите; конструкція місцевого відсмоктувача повинна бути такою, щоб відсмоктування не перешкоджало нормальній роботі та не зменшувало продуктивність праці; шкідливі виділення необхідно видаляти з місця їх утворення в напрямку їх природного руху (гарячі гази та пару необхідно видаляти вгору, холодні важкі гази та пил – вниз).
Конструкції місцевих відсмоктувачів поділяються на дві групи: напіввідкриті відсмоктувачі (витяжні шафи, зонти) — об’єми повітря визначаються розрахунком; відкритого типу (бортові відсмоктувачі) — відведення шкідливих виділень досягається лише за великих обсягів повітря, що відсмоктується. Основними елементами такої системи є місцеві відсмоктувачі — укриття (МВ), всмоктувальна мережа повітропроводів (ВМ), вентилятор (В) відцентрового або осьового типу, ВШ — витяжна шахта.
При улаштуванні місцевої витяжної вентиляції для вловлювання пиловиділень, повітря, що видаляється з цеху, перед його викидом в атмосферу повинно бути попередньо очищене від пилу. Найбільш складними витяжними системами є такі, в яких передбачена дуже висока ступінь очищення повітря від пилу, зі встановленням послідовно двох або навіть трьох пиловловлювачів (фільтрів).
[caption id="attachment_1670" align="alignnone" width="615"]
Фільтри кишенькові Серії ВЕНТС ФБК[/caption]
Місцеві витяжні системи, як правило, є досить ефективними, оскільки дозволяють видаляти шкідливі речовини безпосередньо від місця їх утворення чи виділення, не даючи їм поширитися у приміщенні. Завдяки значній концентрації шкідливих речовин (парів, газів, пилу), зазвичай вдається при невеликому обсязі повітря, що видаляється, досягти задовільного санітарно-гігієнічного ефекту.
Місцеві системи не можуть вирішити всіх завдань вентиляції: не всі шкідливі виділення можуть бути локалізовані цими системами, наприклад, шкідливі виділення, розосереджені на значній площі або в об’ємі; подача повітря в окремі зони приміщення не може забезпечити необхідних умов повітряного середовища, якщо робота проводиться по всій площі приміщення, або вона пов’язана з переміщенням і т.д.
Загальнообмінні системи вентиляції, як припливні, так і витяжні, призначені для здійснення вентиляції в приміщенні в цілому або в значній його частині. Такі системи відносно рівномірно видаляють повітря з усього обслуговуваного приміщення, а загальнообмінні припливні системи подають повітря та розподіляють його по всьому об’єму вентильованого приміщення.
Загальнообмінна припливна вентиляція застосовується для асиміляції надлишкового тепла та вологи, розведення шкідливих концентрацій парів та газів, які не були видалені місцевою та загальнообмінною витяжною вентиляцією, а також для забезпечення розрахункових санітарно-гігієнічних норм та вільного дихання людини в робочій зоні.
При від’ємному тепловому балансі, тобто, при нестачі тепла, загальнообмінну припливну вентиляцію встановлюють з механічним нагнітанням та з підігрівом всього обсягу припливного повітря. Як правило, перед подачею повітря очищається від пилу. При поступленні шкідливих виділень у повітря цеху кількість припливного повітря повинна повністю компенсувати загальнообмінну та місцеву витяжну вентиляцію.
Найпростішим типом загальнообмінної витяжної вентиляції є окремий вентилятор (як правило, осьового типу) з електродвигуном на одній осі, розташований у вікні чи отворі стіни.
[caption id="attachment_1672" align="alignnone" width="615"]
Осьовий вентилятор ВЕНТС ОВК[/caption]
Така установка видаляє повітря з найближчої до вентилятора зони приміщення, здійснюючи лише загальний повітрообмін. У деяких випадках установка має протяжний витяжний повітропровід. Якщо довжина витяжного повітропроводу перевищує 30–40 м та, відповідно, втрати тиску в мережі складають понад 30–40 кг/м2, тоді замість осьового вентилятора встановлюється вентилятор відцентрового типу.
[caption id="attachment_1673" align="alignnone" width="615"]
Відцентровий вентилятор ВЕНТС ВЦУ[/caption]
Коли шкідливими виділеннями в цеху є важкі гази чи пил, і відсутні тепловиділення від обладнання, витяжні повітропроводи прокладаються по підлозі цеху або виконуються у вигляді підпідлогових каналів. У промислових будівлях, де присутні шкідливі виділення різного виду (тепло, волога, гази, пари, пил і т.д.), і їх поступлення в приміщення відбувається в різних умовах (зосереджено, розосереджено, на різних рівнях і т.д.), досить часто неможливо обійтися якоюсь однією системою, наприклад, місцевою або загальнообмінною.
