Реферат
на тему: «Автоматизация систем кондиционирования
воздуха»
Выполнил: Ваганов Дмитрий Евгеньевич
Группа 13-А-1
Проверил: Дроздов Владимир Георгиевич.
Кострома 2013 год.
Содержание
1. Тепловые комфортные условия
2. История создания кондиционеров
3. Классификация систем кондиционирования
4. Кондиционеры сплит-системы
5. Работа современной сплит-системы в
условиях низких температур
6. Упрощенная экспресс-методика расчета
теплопритоков
7. Исследование устойчивости системы
автоматического регулирования
8. Исследование переходных процессов
9. Составление спецификации на приборы
и аппараты
Список использованной литературы
Введение
Здоровье, работоспособность,
да и просто самочувствие человека в значительной
степени определяются условиями микроклимата
и воздушной среды в жилых и общественных
помещениях, где он проводит значительную
часть своего времени.
Если говорить о физиологическом
воздействии на человека окружающего
воздуха, то следует напомнить, что человек
в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15
кг воздуха. Что это за воздух, какова его
свежесть и чистота, душно, жарко или холодно
человеку в помещении, во многом зависит
от инженерных систем, специально предназначенных
для обеспечения воздушного комфорта.
1. Тепловые комфортные
условия
На теплоощущения человека
оказывают влияние, в основном, следующие
четыре фактора: температура и влажность
воздуха, скорость его перемещения (подвижность)
и температура ограждающих поверхностей
помещения. При различных комбинациях
этих параметров тепловые ощущения человека
могут оказываться одинаковыми. Необходимо
иметь в виду, что, хотя, теплоощущение
и определяется перечисленными параметрами,
не любое их сочетание обеспечивает комфортные
условия. Каждый из этих параметров может
быть изменен не произвольно, а только
в некоторых определенных пределах, удовлетворяющих
условиям комфортных теплоощущений. Знание
допустимых пределов колебаний температуры,
влажности и подвижности воздуха позволяет
регламентировать применение тех или
иных видов СКВ. Если человек не ощущает
ни холода, ни перегрева, ни движения воздуха
около тела, метеорологические кондиции
окружающей его воздушной среды (с учетом
температуры поверхности ограждений)
считаются в тепловом отношении комфортными.
Иными словами, он чувствует себя комфортно
в том случае, когда от него нормально
(без форсирования теплоотдачи) отводится
столько тепла, сколько вырабатывает его
организм, т.е. комфортное теплоощущение
человека зависит от баланса между теплогенерацией
и теплопотерями в окружающую среду. В
результате теплогенерации и теплопотерь
внутренняя температура человеческого
тела поддерживается на уровне 36,6-36,8'С
и управляется довольно сложным механизмом автоматической
терморегуляции организма: уменьшением
или увеличением потока крови через кожный
покров, а также усиленным или заторможенным
обменом веществ (расходом энергии). Температура
кожного покрова человека зависит от параметров
окружающего воздуха и, в среднем, равна
33'С.
2. История создания
кондиционеров
Мало кто знает, что слово кондиционер
впервые было произнесено вслух еще в
1815 году. Именно тогда француз Жан Шабаннес
получил британский патент на метод "кондиционирования
воздуха и регулирования температуры
в жилищах и других зданиях". Однако,
практического воплощения идеи пришлось
ждать достаточно долго. Только в 1902 году
американский инженер-изобретатель Уиллис
Карриер собрал промышленную холодильную
машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке.
Самое любопытное, что первый кондиционер
предназначался не для создания приятной
прохлады работникам, а для борьбы с влажностью,
здорово ухудшавшей качество печати…
Правда, уже через год аристократия
Европы, посещая Кельн, считала своим долгом
посетить местный театр. Причем, живой
интерес публики вызывала не только (и
не столько) игра труппы, а приятный холодок
царивший в зрительном зале даже в самые
знойные месяцы. А когда в 1924 году система
кондиционирования была установлена в
одном из универмагов Детройта, наплыв
зевак был просто умопомрачительным. Если
бы хозяин заведения догадался брать плату
за вход, то, наверное, в короткий срок
обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем,
заведение внакладе не осталось в считанные
дни его оборот вырос более чем в три раза!
Эти первые аппараты и стали
предками современных систем центрального
кондиционирования воздуха. Уже в те годы
существовали водоохлаждающие машины-чиллеры,
внутренние блоки-фанкойлы и нечто напоминающее
современные центральные кондиционеры.
Со временем появлялись более
совершенные компрессоры, в качестве хладагента
стал использоваться фреон, а фанкойлы
стали похожими на внутренние блоки сплит-систем.
Однако принципиальная схема работы традиционных
центральных систем кондиционирования
осталась неизменной и по сей день.
"Ископаемым" предком
всех современных сплит-систем
и оконников может считаться
первый комнатный кондиционер, выпущенный
компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку
в качестве хладагента в этом
устройстве использовался аммиак,
пары которого небезопасны для
здоровья человека, компрессор и
конденсатор кондиционера были
вынесены на улицу. То есть, по
своей сути, это устройство было
самой настоящей сплит-системой!
Однако, начиная с 1931 года, когда
был изобретен безопасный для
человеческого организма хладагент-фреон,
конструкторы сочли за благо
собрать все узлы и агрегаты
кондиционера в одном корпусе.
Так появились первые оконные
кондиционеры, далекие потомки которых
успешно работают и в наши
дни. Более того, в США, Латинской
Америке, на Ближнем Востоке и
в Индии "оконники" до сих
пор являются наиболее популярным
типом кондиционеров. Причины их
успеха очевидны: они примерно
вдвое дешевле аналогичных по
мощности сплит-систем, а их монтаж
не требует наличия специальных
навыков и дорогостоящего инструмента.
Последнее особенно важно вдали
от очагов цивилизации, где легче
отловить снежного человека, нежели
найти гражданина знакомого с
труборезом и заправочной станцией
с блоком манометров.
Долгое время лидерство в области
новейших разработок по вентиляции и кондиционированию
воздуха принадлежало американским компаниям,
однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива
прочно перешла к японцам. В дальнейшем
именно они определили лицо современной
индустрии климата.
В 1958 году Японская компания
Daikin разработала первый тепловой насос,
тем самым, научив кондиционеры работать
на тепло. А еще через три года произошло
событие в значительной мере предопределившее
дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных
систем кондиционирования воздуха. Это-начало
массового выпуска сплит-систем. Начиная
с 1961 года, когда японская компания Toshiba
впервые запустила в серийное производство
кондиционер, разделенный на два блока,
популярность этого типа климатического
оборудования постоянно росла. Благодаря
тому, что наиболее шумная часть кондиционера-компрессор
теперь вынесена на улицу, в помещениях
оборудованных сплит-системами намного
тише, чем в комнатах, где работаю оконники.
Интенсивность звука уменьшена на порядок!
Второй огромный плюс-это возможность
разместить внутренний блок сплит-системы
в любом удобном месте.
Сегодня выпускается немало
различных типов внутренних устройств:
настенные, подпотолочные, напольные и
встраиваемые в подвесной потолок-кассетные
и канальные. Это важно не только с точки
зрения дизайна - различные типы внутренних
блоков позволяют создавать наиболее
оптимальное распределение охлажденного
воздуха в помещениях определенной формы
и назначения.
В 1969 году компания Daikin выпустила
кондиционер, в котором с одним внешним
блоком работало сразу несколько внутренних.
Так появились мультисплит-системы. Сегодня
они могут включать в себя от двух до шести
внутренних блоков, различных типов.
Существенным нововведением
стало появление кондиционера инверторного
типа. В 1981 году компания Toshiba предложила
первую сплит-систему, способную плавно
регулировать свою мощность, а уже в 1998
году инверторы заняли 95% японского рынка.
3. 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.
Кондиционирование воздуха
осуществляется комплексом технических
средств, называемым системой кондиционирования
воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические
средства забора воздуха, подготовки,
т.е. придания необходимых кондиций (фильтры,
теплообменники, увлажнители или осушители
воздуха), перемещения (вентиляторы) и
его распределения, а также средства хладо-
и теплоснабжения, автоматики, дистанционного
управления и контроля. СКВ больших общественных,
административных и производственных
зданий обслуживаются, как правило, комплексными
автоматизированными системами управления.
Автоматизированная система
кондиционирования поддерживает заданное
состояние воздуха в помещении независимо
от колебаний параметров окружающей среды
(атмосферных условий).
Комфортные СКВ предназначены для
создания и автоматического поддержания
температуры, относительной влажности,
чистоты и скорости движения воздуха,
отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим
требованиям для жилых, общественных и
административно-бытовых зданий или помещений.
Технологические СКВ предназначены
для обеспечения параметров воздуха, в
максимальной степени отвечающих требованиям
производства. Технологическое кондиционирование
в помещениях, где находятся люди, осуществляется
с учетом санитарно-гигиенических требований
к состоянию воздушной среды.
Центральные СКВ снабжаются извне
холодом (доставляемым холодной водой
или хладагентом), теплом (доставляемым
горячей водой, паром или электричеством)
и электрической энергией для привода
электродвигателей вентиляторов, насосов
и пр.
Центральные СКВ расположены
вне обслуживаемых помещений и кондиционируют
одно большое помещение, несколько зон
такого помещения или много отдельных
помещений. Иногда несколько центральных
кондиционеров обслуживают одно помещение
больших размеров (производственный цех,
театральный зал, закрытый стадион или
каток).
Центральные СКВ оборудуются
центральными неавтономными кондиционерами,
которые изготавливаются по базовым (типовым)
схемам компоновки оборудования и их модификациям.
Центральные СКВ обладают
следующими преимуществами:
1) возможностью
эффективного поддержания заданной
температуры и относительной
влажности воздуха в помещениях;
2) сосредоточением
оборудования, требующего систематического
обслуживания и ремонта, как правило,
в одном месте (подсобном помещении,
техническом этаже и т.п.);
3) возможностями
обеспечения эффективного шумо-
и виброгашения. С помощью центральных
СКВ при надлежащей акустической
обработке воздуховодов, устройстве
глушителей шума и гасителей
вибрации можно достигнуть наиболее
низких уровней шума в помещениях
и обслуживать такие помещения,
как радио - и телевизионные студии
и т.п.
4. Кондиционеры
сплит-системы
Для кондиционирования воздуха
в жилых и общественных (офисных) помещениях
наибольшее распространение получили
кондиционеры сплит-систем. Кондиционеры
сплит-систем состоят из внешнего блока
(компрессорно-конденсаторного агрегата)
и внутреннего блока (испарительного).
Во внешнем блоке находятся компрессор,
конденсатор и вентилятор. Внешний блок
может быть установлен на стене здания,
на крыше или чердаке, в подсобном помещении
или на балконе, т.е. в таком месте, где
горячий конденсатор может продуваться
атмосферным воздухом более низкой температуры.
Внутренний блок устанавливается непосредственно
в кондиционируемом помещении и предназначен
для охлаждения или нагревания воздуха,
фильтрации его и создания необходимой
подвижности воздуха в помещении.
Блоки соединены между собой
двумя тонкими медными трубками в теплоизоляции,
которые проводятся, как правило, в подвесных
потолках, за панелями или закрываются
декоративными пластиковыми коробами.
Конструктивное и дизайнерское исполнение
внутренних блоков весьма разнообразно,
что позволяет решать практически любые
задачи по кондиционированию помещений
от 15 до 140 м2, учитывая при этом интерьер
помещений и индивидуальные требования
потребителя.
Внутренние блоки сплит-систем
эффективно поддерживают заданную температуру,
обеспечивают равномерное распределение
воздуха в помещении и работают практически
бесшумно. Основным преимуществом кондиционеров
сплит-систем является относительная
простота конструкции, позволяющая получить
достаточно низкую стоимость кондиционера
при быстрой и легкой его установке. Недостатком
таких кондиционеров можно считать невозможность
подачи в помещение свежего воздуха. Только
модели большой мощности и настенно-потолочного
типа позволяют организовывать подмес
небольшого количества свежего воздуха
(до 10%).
Сплит-системы с инверторным
управлением
|
Инверторные сплит-системы
автоматически регулируют мощность охлаждения
в помещении (обычные сплит-системы работают
лишь на включение-выключение), при этом,
точнее поддерживается заданная температура,
наводится меньший уровень шума, экономится
до 30% электроэнергии, обеспечивается
большая охлаждающая способность и больший
срок службы.
Это возможно потому, что потребляемая
мощность снижается, когда температура
в помещении приближается к желаемой.
Инвертор в этом случае переключается
в режим работы на низкой мощности, чтобы
поддерживать оптимальную температуру
без потери электроэнергии. |
Мульти сплит-системы с инверторным
управлением |
|
|
|
Инверторные мульти сплит-системы позволяют
использовать при одном внешнем блоке
несколько внутренних блоков, то есть
кондиционировать несколько помещений.
Инверторные сплит системы автоматически
регулируют мощность охлаждения (обычные
сплит-системы работают лишь на включение-выключение),
при этом, точнее поддерживается заданная
температура, наводится меньший уровень
шума, экономится до 30% электроэнергии
и обеспечивается больший срок службы.
Это возможно потому, что потребляемая
мощность снижается, когда температура
в помещении приближается к желаемой.
Инвертор в этом случае переключается
в режим работы на низкой мощности, чтобы
поддерживать оптимальную температуру
без потери электроэнергии.
|
|
|
|
Колонные кондиционеры - это сплит-системы,
имеющие большую мощность (до 17,4 кВт).
Их внутренний блок выполнен в виде колонны.
Эти кондиционеры по габаритам напоминают
холодильник, имеют большой вес и устанавливаются
на полу.
Колонные кондиционеры обычно устанавливается
в холлах гостиниц, залах ресторанов, конференц-залах,
магазинах и других подобных помещениях,
где нет возможности использовать стены
и потолок и где требуется большая холодопроизводительность.
Такие сплит-системы требуют сравнительно
большой площади для своего размещения,
поскольку создают сильный поток воздуха,
направленный в потолочное пространство,
откуда он равномерно распространяется
на весь объем помещения. В корпусе имеются
распределительные жалюзи с автоматическим
регулированием воздушного потока.
|
|
Напольно-потолочные
сплит системы |
|
|
|
Напольно-потолочные сплит системы используются
в случае, когда сил у обычной сплит-системы
недостаточно, и нет возможности установки
кондиционера кассетного типа (отсутствует
подвесной потолок), или же в случае, если
помещение имеет сильно вытянутую форму.
Мощность данного типа кондиционеров
составляет 4 - 15 кВт по холоду и теплу.
Внутренний блок такого кондиционера
направляет мощную струю охлажденного
воздуха вдоль стены или потолка и таким
образом обеспечивает равномерное распределение
температуры в помещении.
Его оригинальный внешний вид специально
предназначен для крепления на потолке
или стене. |
|
Настенно-потолочные
сплит системы |
|
|
|
Настенно-потолочные сплит-системы рассчитаны
на кондиционирование одной комнаты; исходя
из ее площади и высоты потолков, определяется
мощность устанавливаемого агрегата.
Сплит-система состоит из наружного блока,
в котором находятся компрессор, клапан,
теплообменник-конденсатор и капиллярная
трубка, и внутреннего, в котором установлены
теплообменник-конденсатор и электронное
управление.
Являются наиболее распространенными
на российском рынке.
Настенно-потолочные сплит-системы имеют
эргономичный дизайн, полный набор необходимых
функций, могут быть установлены в практически
любом месте помещения. Требуют обязательного
профессионального монтажа. |
|
|
|
Кассетные сплит-системы кондиционирования
воздуха являются идеальным решением
для использования в помещении с подвесными
потолками. Кассетные кондиционеры с раздачей
воздуха по четырём разводным направлениям
потока холода, особенно хорошо подходят
для использования в объёмных нежилых
помещениях общественного назначения,
например, в магазинах, офисах, конференц-залах,
больницах, школах и ресторанах. В этих
моделях воздух поступает через отверстие
в центре блока, а охлаждённый воздух раздаётся
по четырём направлениям.
Максимальный комфорт обеспечивается
при установке данного кассетного блока
в центре помещения. Сплит-системы имеют
элегантный дизайн (видна только лицевая
панель), дают возможность притока свежего
воздуха. Главным недостатком подобных
систем является необходимость наличия
подвесных потолков. |
|