5. Работа современной
сплит-системы в условиях низких
температур
Если сравнить климатическую
карту мира с диаграммой, отражающей количество
продаваемых кондиционеров, легко прийти
к выводу: в регионах с холодной зимой
оседает не более 0,5% всей климатической
техники. Действительно, в странах, потребляющих
львиную долю сплит-систем, даже в январе
столбик термометра редко опускается
ниже 3-9 oC тепла. Неудивительно,
что большинство фирм, производящих кондиционеры,
не испытывает их в условиях низких температур,
и основная масса технических каталогов
ведущих японских производителей содержит
информацию о работе сплит-систем в режиме
обогрева до минус 8-9 oС. Любопытно,
но это в точности совпадает с абсолютным
минимумом температуры, зафиксированным
в Токио. При работе этих же кондиционеров
в режиме охлаждения обычно приводятся
характеристики в диапазоне от +43 до +10.15 oС.
Между тем опыт эксплуатации
ряда японских и европейских марок сплит-кондиционеров
в суровых российских условиях показывает,
что они вполне работоспособны и при более
низких температурах. Это важно, т.к. нередко
возникает необходимость круглогодичного
охлаждения помещений, насыщенных компьютерами,
копировально-множительной техникой или
другим тепловыделяющим оборудованием.
Использовать в таких случаях
кондиционеры типа "Close Control" не всегда
целесообразно по чисто экономическим
соображениям. Регулировать температуру,
подавая холодный наружный воздух, тоже
не всегда приемлемо, так как он слишком
сух. Это крайне негативно влияет на сложную
электронику, приводя к быстрому высыханию
изоляционных покрытий со всеми вытекающими
последствиями. По этой причине в зимнее
время нередко используют обычные сплит-системы,
которые не опускают влажность ниже 30%.
Подбор этого оборудования
нередко идет "на глазок", с двух-трехкратным
превышением мощности охлаждения над
существующими теплопоступлениями. Не
имея точной информации о снижении холодопроизводительности
в условиях низких температур, приходится
страховаться, закладывая в проект более
мощную, а следовательно, более дорогую
технику. Значительные превышения необходимой
мощности нехороши и тем, что приводят
к быстрому износу кондиционера за счет
более частых включений-выключений. По
понятным причинам это особенно опасно
в зимнее время, когда густеет масло, и
каждый лишний пуск не разогретого компрессора
сокращает срок его службы.
6. Упрощенная экспресс-методика
расчета теплопритоков
Данная экспресс-методика в
основном используется для разработки
СКВ на базе несложного (в проектном отношении)
климатического оборудования, такого,
как: кондиционеры сплит-систем, а также
кондиционеры оконного типа и моноблочного
исполнения.
Для подбора необходимого по
холодопроизводительности кондиционера
надо рассчитать тепло, поступающее в
помещение от солнечной радиации, освещения,
людей, оргтехники и т.д.
Основные теплопритоки в помещение
складываются из следующих составляющих:
1) Теплопритоки, возникающие
за счет разности температур
внутри помещения и наружного
воздуха, а также солнечной радиации
Q1, рассчитываются
по формуле
Q1=V·qуд,
где V = S·h - объем помещения;
S - площадь помещения;
h - высота помещения;
qуд - удельная
тепловая нагрузка,
принимается:
30-35 Вт/м3 - если нет
солнца в помещении, 35 Вт/мз - среднее
значение;
35-40 Вт/мз - если большое
остекление с солнечной стороны;
2) Теплопритоки, возникающие
за счет находящейся в нем
оргтехники Q2.
В среднем берется 300 Вт на 1
компьютер в полной комплектации (или
30% от мощности оборудования).
3) Теплопритоки, возникающие
от людей, находящихся в помещении
Q3.
Обычно для расчетов принимается:
1 человек - 100 Вт (для офисных
помещений),
100-300 Вт (для ресторанов, помещений,
где люди занимаются физическим
трудом),
Q=Q1+Q2+Q3
К подсчитанным теплопритокам
прибавляется 20% на неучтенные теплопритоки:
Qобщ = (Q1+Q2+Q3) ·1,2 Вт.
В случае использования в помещении
дополнительного тепловыделяющего оборудования
(электроплит, производственного оборудования
и т.п.) соответствующая тепловая нагрузка
должна быть также учтена в данном расчете.
7. Исследование
устойчивости системы автоматического
регулирования
Для исследования устойчивости
системы, предварительно разомкнув ее
по главной обратной связи, построим годограф
Найквиста (рисунок 8).
Рисунок 8 – Годограф Найквиста
По критерию Найквиста замкнутая
система является устойчивой, так как
ее амплитудно-фазная частотная характеристика
не охватывает точку с координатами [-1;j0],
и обладает бесконечными запасами устойчивости
по амплитуде и по фазе.
8. Исследование
переходных процессов
Линеаризировав систему и построив
реакцию системы на единичный скачок,
определим показатели качества системы
управления. График полученной переходной
характеристики и показатели качества
изображены на рисунке 9.
Рисунок 9 –
График переходной характеристики
Таким образом, ПИД регулятор
с выбранными настройками обеспечивает
следующие показатели: время регулирования
tрег=375с, время нарастания tн=275с. Установившееся
значение выходной величины (
) совпадает с заданной величиной,
поэтому установившаяся ошибка
, а значит, система является астатической,
относительно скачка задания
.
9. Составление
спецификации на приборы и
аппараты
Средства автоматизации, с помощью
которых осуществляется управление процессом,
должны быть выбраны технически грамотно
и экономически обоснованно. При выборе
средств автоматизации в первую очередь
принимают во внимание следующие факторы:
взрыво- и пожароопасность объекта
(повышенное давление 0,6 МПа);
агрессивность среды;
число параметров, участвующих
в управлении, и их физические и химические
свойства;
требования к качеству контроля
и регулирования;
уровень температур;
расстояние между технологическим
объектом и щитом управления (сравнительно
не велико);
точность используемых средств
измерения (электрические вторичные приборы
более точные).
Исполнительные механизмы,
воздуховоды и датчики, используемые в
схеме автоматизации отображены в спецификации.
Список использованной
литературы
1. "Системы вентиляции и
кондиционирования, теория и практика",
М. "ЕвроКлимат", 2000г.
2. Журнал "Мир Климата"
№15, М. "ЕвроКлимат", 2003г.
3. "Советский энциклопедический
словарь", М. "Советская Энциклопедия"
1988г.
4. Журнал "Мир Климата",
Спецвыпуск "потребителю", М.
5. "ЕвроКлимат", 2001 г.