Системы кондиционирование воздуха

Кондиционирование воздуха – процесс, направленный на создание и поддержание в помещении оптимальной температуры и влажности. Климатическое оборудование отличается размерами, производительностью, количеством потребляемой энергии, наличием дополнительных функций.

История развития

Первые упоминания о кондиционировании воздуха датируются эпохой до нашей эры. На древних фресках изображены рабы, которые обмахивали пористые кувшины с водой. Их устанавливали недалеко от окон, чтобы ускорить процесс испарения жидкости для охлаждения воздуха.

Позже в Египте разработали пассивное охлаждение на основе процесса испарения с естественной тягой воздуха. Впоследствии этот метод начали применять в других странах с жарким, сухим климатом. В Персии шатры накрывали мокрым войлоком для охлаждения воздуха внутри. Для обеспечения быстрого доступа к влаге древние люди строили новые жилища недалеко от водоемов. Воздух над водой охлаждался, отдавая часть тепла на испарение. В результате он увлажнялся, и в помещении становилось прохладно. 

В Древней Индии строили высокие сооружения без окон. На плоских крышах устанавливали специальные улавливатели ветра, которые были обращены в сторону моря. В них были предусмотрены клапаны. В зависимости от силы и направления ветра, они открывались или закрывались. Воздух поступал на чердак, где стояли большие емкости с водой. В результате ее испарения сухой воздух опускался вниз по каналам, создавая в помещении комфортный микроклимат.

В начале 1900-х годов молодой инженер Уиллис Керрер из компании Buffalo Forge разработал систему контроля влажности. Воздух проходил над змеевиком и охлаждался сжатым аммиаком. Эта технология позволила поддерживать оптимальную влажность в 55%. Его разработку стали активно внедрять на промышленных предприятиях, использовали типографиях. 

Позже Уиллис Керрер усовершенствовал свое изобретение. После этого оно позволило контролировать температуру воздуха. Такие кондиционеры устанавливали в театрах, где не было окон, а вместо систем освещения использовались газовые горелки. В период с 1922 года по 1930 год компания Carrier Engineering установила кондиционеры в 300 кинотеатрах Америки. Постепенно климатическое оборудование стали устанавливать в крупных универмагах. 

Эволюция систем кондиционирования

В 1961 году компания Toshiba приступила к серийному производству бытовых кондиционеров, которые состояли из внутреннего и наружного блока. Компрессор монтировали на внешней стороне здания, а компактный и практически бесшумный блок внутри помещения. Принцип работы климатического оборудования основывался на заборе воздушных потоков извне и выводе конденсата наружу. 

Сегодня активно используют мульти-сплит-системы. Они предназначены для быстрого и эффективного охлаждения больших площадей: мест общественного питания, офисов, бизнес-центров. Оборудование состоит из нескольких внутренних блоков, которые расположены на расстоянии 100 метров друг от друга. Их объединяют в единую систему, подключают к внешнему блоку. 

Одна из наиболее эффективных систем кондиционирования воздуха для больших, просторных объектов – мультизональные системы VRV и VRF. Принцип их работы схож с мульти-сплит-системами. Внутренние блоки устанавливают на расстоянии до 100 метров друг от друга, соблюдая перепад по высоте до 50 метров. Мультизональные системы типа VRV бывают: потолочными, настенными кассетными, колонными, канальными, напольными. 

Принцип работы 

Независимо от типа и вида, кондиционеры работают по принципу замкнутого цикла. Воздух проходит через теплообменник, где происходит испарение охлаждающего вещества. Поэтапно процесс кондиционирования воздуха в сплит-системах выглядит следующим образом:

1. При включении оборудования компрессор сжимает хладагент. Из испарителя внутреннего блока он поступает в конденсатор уже в газообразном состоянии. 

2. В теплообменнике внешнего блока охлажденный фреон конденсируется.

3. Хладагент проходит по трубкам дросселя, в котором происходит резкое снижение температуры и рабочего давления фреона. 

4. Холодный фреон поступает в испаритель, где он нагревается до высокой температуры, и переходит в газообразное состояние. 

На последнем этапе охлажденный воздух поступает в помещение. Для отвода конденсата предусмотрена специальная трубка, которая выходит на улицу. Это позволяет избежать неконтролируемого повышения уровня влажности. Направление потоков воздуха регулируется шторкой, которая установлена во внутренний блок. 

Виды и типы систем кондиционирования

По типу конструкции кондиционеры бывают моноблочными, двухблочными и многоблочными. Моноблочные состоят из одного устройства, которое отличается компактными размерами. Их устанавливают в специально подготовленном месте в оконных проемах или на полу. 

Сплит-системы состоят из внутреннего и внешнего блока. Их устанавливают в квартирах, частных домах, небольших офисах и складах. Многоблочные модели включают от 3 до 9 внутренних блоков. Они предназначены для охлаждения воздуха в больших помещениях. 

По способу применения кондиционеры бывают следующих типов:

1. Настенные. Наиболее востребованный тип систем кондиционирования, который монтируют на стене в помещении или комнате.

2. Кассетные. Внешне такие системы похожи на чиллер-фанкойл, но отличаются по используемому хладагенту. В кассетных кондиционерах используют фреон, а в чиллер-фанкойле воду или гликолевый раствор. Такие системы монтируют на подвесной потолок.

3. Канальные. Один из наиболее популярных типов систем кондиционирования для больших площадей. Воздуховоды скрыты в потолке или стенах. Установку такого климатического оборудования подготавливают на этапе строительства здания.

4. Напольно-потолочные. Наиболее простой и функциональный вариант для помещений, где нет возможности установки настенных систем. Эти системы отличаются высокой скоростью охлаждения больших помещений, включая фитнес-центры, магазины.

5. Мульти-сплит-системы. Оборудование состоит из нескольких внутренних и одного наружного блока. Управление внутренним устройством осуществляется индивидуально. Для каждого помещения или комнаты устанавливают наиболее комфортный температурный режим. 

6. Мультизональные системы VRV, VRF. К одному наружному блоку мульти-сплит-системы подключают несколько внутренних устройств. Их количество может достигать нескольких десятков. 

7. Чиллер-фанкойл. В качестве рабочего вещества используют охлажденную жидкость.

8. Руфтопы. Моноблочные системы устанавливают на крыше зданий. Они предназначены для использования крупными промышленными, коммерческими предприятиями, их устанавливают в спортивных сооружениях. 

Для помещений большой вместимости (концертных залов, гостиниц) используют центральные системы кондиционирования. Для стабильной работы неавтономного устройства понадобится внешний источник холода, вода от чиллера, фреон от внешнего блока, горячая вода от системы центрального отопления. Такой тип кондиционера позволяет эффективно охлаждать воздух в больших помещениях без необходимости установки наружного блока.