Кондиционирование воздуха: расчет системы, оборудование, монтаж, эксплуатация и обслуживание

Процесс кондиционирования предполагает изменение или поддержание определенных параметров воздушной среды. Это может быть коррекция влажности, температуры, скорости перемещения потоков, очищение и т. д. Для автоматической регуляции этих и других параметров используется система кондиционирования воздуха, которая представляет собой комплекс технических узлов и агрегатов.

Принцип работы оборудования

Существует много вариантов конструкционного исполнения агрегата, но базовый набор функциональных узлов остается прежним. Для полноценной работы кондиционера требуется взаимодействие компрессорной установки, испарителя, конденсатора и терморегулирующей системы. В комплексе эти компоненты образуют условия для своего рода переработки воздушных потоков. Активным элементом для поддержания функционала выступает хладагент, циркулирующий по замкнутой герметичной системе из медных труб. Эти контуры связывают между собой упомянутые выше агрегаты, замыкаясь на теплообменнике.

Как правило, роль хладагента выполняет фреон. Поскольку активная смесь такого рода экологически не безвредна, для ее хранения используются специальные баллоны. Если речь идет о сплит-системах, то емкости располагаются во внешнем блоке со стороны улицы. В процессе работы системы вентиляции и кондиционирования охлаждающее вещество циркулирует по трубе, соединяющей компрессор и другие функциональные блоки. Данный контур называют холодильным, но он обслуживает и другие задачи по изменению микроклиматических параметров.

Остаточным продуктом рабочего процесса является конденсат. Его образование неизбежно, поскольку он естественно возникает в результате разжижения хладагента. Поэтому в большинстве конструкций кондиционеров можно наблюдать отводной канал – дренажную трубку, по которой скопленный конденсат уже в виде воды стекает на землю со стороны внешнего блока.

Выполняемые функции

В большинстве случаев ключевая задача кондиционера – это охлаждение. То есть понижение температуры до комфортного уровня. Соответственно, такие агрегаты чаще используются в летнее время. Допустимый пиковый режим с точки зрения терпимой оборудованием температуры составляет +40...+50 °С, а в зимнее время не рекомендуется включать агрегаты в среднем при -25°.

И здесь стоит отметить разные подходы к кондиционированию воздуха, реализуемому классическими и инверторными моделями. Первые регулируют температуру скачкообразно, включая и отключая циркуляцию хладагента по мере потребности. Второй же принцип, более современный инверторный предполагает постоянный контроль микроклимата с плавным изменением его отдельных параметров. В итоге отсутствие энергозатрат на включение и отключение оборудования позволяет экономить на электричестве.

Вторая по популярности функция – это вентиляция. Движение воздушных потоков реализует механика, представленная встроенными кулерами и вентиляторами. В отличие от изменения параметров температурного режима, вентиляция и кондиционирование в комплексе могут использовать уличный воздух. Что касается функции обогрева, то она применяется реже, так как принципиальное устройство такого оборудования не рассчитывается на интеграцию нагревательных элементов. Тем не менее существуют многофункциональные климатические установки, в которых реализуется и блок обогревателя, хотя и с небольшой мощностью.

Разновидности кондиционеров

Классификаций данного оборудования немало, причем они затрагивают разные аспекты конструкционного устройства, принципа действия и эксплуатационные характеристики. Наиболее выраженные отличия разных типов представляют следующие агрегаты:

• Центральные системы. Оборудование промышленного назначения, которое требует для поддержания работоспособности не только электроэнергию, но и тепловые ресурсы (горячую воду, пар и т. д.). Благодаря высокой мощности центральные агрегаты обеспечивают вентиляцию и кондиционирование в больших помещениях – на производствах, в залах, салонах, стадионах и др.
• Сплит-системы. Наиболее распространенная концепция офисно-бытового оборудования, которое отличается удобством в установке, эргономикой, компактностью и привлекательным дизайном. В свою очередь сплит-системы могут быть напольными, настенными, кассетными и потолочными.
• Мульти-системы. К особенностям данного оборудования можно отнести возможность оптимизированного обслуживания нескольких зон от одного компрессорного блока. Уличный блок устанавливается в одном месте. С ним могут соединяться рабочие кондиционеры в разных помещениях. Это удобная концепция, если планируется обслуживать 10-12 разных помещений с одним выходом наружу.

Стоит отметить и классификацию по характеру обеспечения метеорологических условий при кондиционировании воздуха – СНиП 2.04. 05-91 предусматривает разделение оборудования на три группы:

• Агрегаты, соответствующие нормативной документации с точки зрения поддержания технологических параметров. Используются на производствах и в общественных зданиях.
• Кондиционеры, обеспечивающие оптимальные санитарно-гигиенические показатели или установленные технические нормативы. Применяются в бытовой сфере.
• Своего рода вспомогательные системы, которые задействуются в случаях, когда местная коммунальная инфраструктура не обеспечивает в должной мере интенсивность вентиляции без искусственного охлаждения воздушной среды.

Рабочие характеристики оборудования

С точки зрения конечного потребителя, конечно, главное – это диапазоны температур, по которым можно осуществлять регулировку. Например, у бытовых установок кондиционирования воздуха нижний порог варьируется от -5 до +15 °С, а верхний достигает +45 °С. В режиме обогрева техника может работать в диапазоне -5...+20 °С, но, опять же, это касается узкого сегмента агрегатов.

Климатическое оборудование известно высокими энергозатратами, что обуславливается немалой мощностью и производительностью электродвигателя. Действительно, для бытовой техники 5-10 кВт – это существенный потенциал, но только с его помощью можно поддерживать эффективную регуляцию той же температуры в постоянном режиме. К слову, для городских квартир с небольшой площадью вполне можно ограничиться и покупкой устройств мощностью 2-3 кВт.

Среди негативных эксплуатационных факторов климатических систем часто отмечается шумная работа. Действительно, при пороге слышимости в 0 дБ звуки на уровне 25 дБ могут доставлять дискомфорт. И то, это касается внутреннего блока, а внешний компрессор при кондиционировании воздуха может работать при 40 дБ. Впрочем, изготовители все чаще обеспечивают оборудование «ночными» режимами работы, в которых активизируется функция шумоподавления на фоне оптимизации ресурсов электродвигателя.

Что касается габаритов, то в этом отношении никаких стандартов не существует. Единственное действующее правило – это прямая взаимосвязь между размерами, весом и мощностью. Кстати, масса является в этом смысле наиболее ответственным фактором выбора, так как тяжеловесная техника на хлипкой облицовке при слабом креплении может просто обрушиться. Средний вес комплекта составляет примерно 30-50 кг, что тоже немало для бытового агрегата, особенно если он потолочный или настенный.

Разработка проекта системы кондиционирования

Технический документ с описанием параметров системы включает в себя несколько разделов, которые раскрывают характеристики оборудования, требования к функционалу, монтажные рекомендации т. д. На бытовом уровне эту задачу можно выполнить в ходе определения целевой площади для кондиционирования, возможностей для расположения оптимальной конструкции и требований к работе агрегата. В частности, определяется зональность системы, ее охват и длина коммуникаций.

На этом этапе важно оценить и возможности для подключения. Как правило, сплит-системы работают от однофазных сетей на 220 В, а промышленные требуют нагрузки в 380 В. В части коммуникаций проектирование систем кондиционирования воздуха предусматривает установку границ по максимальной длине магистральных трасс. Это касается и труб, по которым циркулирует хладагент, и электротехнических кабелей. Так, протяженность холодильных труб может варьироваться от 5 до 70 м. В первом случае речь идет о бытовых сплит-системах, два блока которых разделяются обычной стеной, а во втором, расстояние до десятков метров может учитываться для мульти-систем, охватывающих рабочими блоками несколько помещений в одном здании.

Расчет системы кондиционирования воздуха по мощности

Как уже говорилось, мощностный потенциал кондиционеров может составлять и 2 кВт, и 10 кВт, а промышленные системы и вовсе работают с двигателями до 15-20 кВт. Разумеется, для небольшого дома нужды в высокой производительности нет – кроме чрезмерных расходов электроэнергии от такого регулятора ничего ждать не придется. Поэтому из соображений рациональной эксплуатации следует заранее учесть и оптимальную силовую нагрузку.

Исходить следует из того, что помещение средней площадью в 10 м2 будет требовать на охлаждение 1 кВт. Это при условии, что высота потолков комнаты не превышает 3 м. При этом делается и небольшая добавка, если в помещении есть несколько других электроприборов, которые усложнят процесс кондиционирования воздуха из-за собственной тепловой энергии. Возможен и более тонкий расчет по каждому «квадрату». Например, 1 м2 соответствует 100 Вт холодопроизводительности. Такой подход оправдывает себя в тех случаях, когда в помещении есть проблемные участки – к примеру, возле окна с прямым солнечным светом. В любом случае, чтобы не просчитаться в расчетах, стоит добавлять к выведенной цифре еще 10-15% мощности. По крайней мере, превышение в допуске производительности позволят нивелировать рабочие режимы оборудования.

Монтаж систем кондиционирования воздуха

В первую очередь устанавливают внутренний блок. Если используется наиболее распространенная настенная система, то заранее следует выполнить монтажные отверстия электродрелью или перфоратором. На кронштейны фиксируется крепежная панель, а на нее – блок, причем строго горизонтально.

Далее следует промежуточный этап коммуникационной установки. Кондиционирования воздуха, как уже отмечалось, происходит за счет циркуляции хладагента, для чего требуется соответствующая инфраструктура. Ее представляет трасса, которая связывает внутренний блок и внешний конденсатор. Также следует предусмотреть канал для прокладки дренажного шланга. Как уже говорилось, он потребуется для отвода конденсата.

По коммуникационной трассе прокладывается кабель, медные трубы для фреона и межблочная линия связи. Сначала соединяются электротехнические коммуникации, а затем трубопровод. Сразу после завершения основных соединительных операций следует выполнить испытание систем вентиляции и кондиционирования воздуха путем вакуумирования. С помощью компрессорного и опрессовочного оборудования под давлением производится удаление воздуха, после чего тестируется работа коммуникаций. В рамках первого испытания также следует проверить наличие протечек, в целом оценить герметичность и надежность крепежей. Для проверки плотности соединений в контуры направляется газ под давлением. Затем можно выполнять заправку фреоном.

Расходные материалы для кондиционера

В процессе эксплуатации и при внезапном ремонте могут потребоваться расходные детали и материалы, которые всегда должны быть в запасе. Базовый набор данной фурнитуры составляют шланги с трубами подходящего формата, крепежи, теплоизоляционные подкладки и защитные панели. Особое внимание уделяется качеству анкерных элементов и кронштейнов. У них должны быть надежные швы и антикоррозийное покрытие – только в этом случае крепеж сможет выдержать нагрузку в несколько десятков килограмм.

Не стоит игнорировать и декоративную составляющую. Если промышленные агрегаты в этом отношении никакой ценности представлять не могут, то бытовая сплит-система кондиционирования воздуха в помещении жилого дома вполне способна подчеркнуть стилистический характер интерьера. Для декоративной маскировки можно применять специальные накладки и решетки. Это же касается и наружного блока, который оформляется эстетическими деталями, соответствующими фасадной отделке.

Система управления

Большинство современных климатических агрегатов получают в комплекте пульты дистанционного управления. Непосредственно на внутреннем блоке также располагается панель с кнопками (аппаратными или сенсорными). В обоих случаях пользователь может настраивать температурные показатели, скорость движения воздушных потоков, интенсивность охлаждения и другие параметры.

Особое внимание стоит обращать на реализацию режимов. Как правило, производители закладывают в них комплекс микроклиматических параметров, ориентированных на те или иные условия работы. Здесь же стоит отметить преимущества программируемых систем кондиционирования воздуха, которые обеспечиваются таймерами. Владелец может не просто настраивать текущие параметры работы, но и задавать оборудованию установки на сутки и даже недели функционирования в автоматическом режиме.

Советы по эксплуатации оборудования

Климатическое оборудование требует деликатного подхода к управлению в силу технологической сложности. Поэтому для максимального продления срока службы прибора стоит ориентироваться на следующие рекомендации:

• Следует минимизировать теплопотери, закрывая окна и двери. Обязательно исключается прямое попадание солнечного света в комнату с работающим кондиционером.
• Обогреватели и другое тепловое оборудование в моменты понижения температуры также следует выключить.
• Интенсивная эксплуатация систем вентиляции и кондиционирования воздуха должна быть сбалансированной и соответствующей инструкции. Так, во многих моделях работа на предельно низких или высоких температурных режимах ограничивается по времени защитной автоматикой.
• Желательно избегать резких переходов между разными показателями температур с большой дистанцией по диапазону.

Техническое обслуживание

Правильный уход за кондиционером – залог его долговечной и эффективной работы. В процессе эксплуатации выполняется целый комплекс мер техобслуживания. В первую очередь внимание уделяется чистоте оборудования. Начинать следует с фильтров. Самый распространенный их вид – сетчатые мембраны. Они заменяются раз в 1-2 года, но в режиме активной работы производители рекомендуют промывать фильтр каждые две недели.

Комплексная очистка системы вентиляции и кондиционирования воздуха производится с помощью компрессорного оборудования. Мелкая пыль, застрявший пух и прочая грязь удаляются потоками сжатого воздуха под давлением. Внешние поверхности внутреннего и наружного блоков протираются влажной салфеткой или ветошью без применения агрессивных химических средств.

Разумеется, нельзя исключить и вероятность поломки. О наличии неисправности может свидетельствовать понижение интенсивности охлаждение, ослабление скорости вентилятора, утечка фреона и т.д. Своими руками устранить можно лишь часть неполадок, связанных с нарушениями в замкнутом контуре, связывающем функциональные органы – испаритель, компрессор, дроссель и прочие компоненты. В дальнейшем техническое обслуживание систем вентиляции и кондиционирования воздуха выполняется с поправкой на прежде выявленные неисправности. Как минимум раз в сезон следует проверять также состояние расходников, качество крепежа и герметичность конструкции.

Заключение

От принятия решения об организации инфраструктуры кондиционирования в помещении до реализации этой задумки нужно пройти немалый путь. Но сначала нужно убедиться, что это решение действительно оправдано. Ведь производители тонко чувствуют новые запросы и предлагают соответствующее им альтернативное оборудование. Так, сегодня все активнее проявляется тенденция к минимизации размеров, оптимизации расходов на электричество и облегчение монтажных мероприятий. Очевидно, что крупногабаритные комплексы для кондиционирования воздуха этим запросам едва ли соответствуют. Другое дело, что в промышленных условиях и при обустройстве офисных помещений, например, только такие агрегаты могут отвечать требованиям в показателях производительности.

Что касается бытового сегмента, то в этой нише как раз и прослеживается появление компактных и эргономичных приборов. Впрочем, сложности монтажа остаются теми же. Самый распространенный формат кондиционеров в виде сплит-системы все еще требует двухсторонней установки блоков, а монолитные домашние устройства при всей своей привлекательности не способны обеспечить те же эксплуатационные характеристики. Причем главным препятствием в переносе обоих блоков в помещение является увеличение рабочего шума. И это не говоря о необходимости регулярного слива конденсата, если к установке напрямую не подвести канализационный канал. Так или иначе, если решено приобретать кондиционер, то заранее стоит ориентироваться на продукцию Electrolux, Daikin, Ballu, Mitsubishi и NeoClima.