Королева Н.А.

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет, Россия

Энергоэффективная схема системы

кондиционирования воздуха

Современные системы кондиционирования воздуха можно разделить на три основные группы:

- центральные прямоточные системы;

- системы с постоянной или переменной рециркуляцией;

- центральные системы с местными доводчиками.

В качестве доводчиком применяют:

- VRV или VRF;

- сплит-системы;

- фэнкойлы;

- моноблоки;

- климатические балки и т.д.

Выбор схемы зависит от многих объективных и субъективных факторов. На сегодняшний момент наряду со стоимостью начинают играть большую роль энергетические показатели, т.е. расходы теплоты, холода и потребляемая мощность.

В последние годы в офисных и многофункциональных зданиях, в торговых центрах, гостиницах и на других объектах применяют системы кондиционирования воздуха с центральными кондиционерами, подающими в помещение некоторый расчетный объем наружного воздуха, и фэнкойлами в качестве охладителей-доводчиков.

В некоторых случаях такие схемы ничем не обоснованы и считаются просто «модными». Во многих случаях системы кондиционирования воздуха с центральными кондиционерами и доводчиками – охладителями наиболее эффективны и конечно имеют право на существование.

В данной статье хотелось бы вспомнить про систему кондиционирования воздуха с переменной первой рециркуляцией, как одну из энергоэффективных схем.

Например фирмой НИЦ «Инвент», при проектировании систем кондиционирования воздуха для торговых залов мебельного центра «Гранд-2» в Химках общей площадью 80 000 м² была разработана центральная система с переменной первой рециркуляцией без применения доводчиков.

Рассмотрим на примере этого здания систему с первой рециркуляцией. В этом здании мебельного магазина, трудно понять, что в данный момент на улице, зима или лето, потому что здание никак не связано с наружным воздухом, и внутри должны поддерживаться определенные параметры воздуха. Так как это мебельный салон, то окна все равно занавешены, что бы солнце не попадало на мебель. Получается, что тем кто находится в здании, какая температура на улице все равно. Тепловыделения в помещении очень небольшие, и одинаковые, что в теплый, что в холодный периоды года. И как обычно привыкли прикидывать теплоизбытки для зданий, примерно 100 Вт/м², в данном здании так нельзя. Потому что тут нет солнечной радиации, нет компьютерной техники, есть только люди и освещение, и мебель, которая ничего не выделяет. Так как теплопоступлений нет, то соответственно расход воздуха, в том числе расход наружного воздуха будет минимальный (по людям).

В здании было предусмотрено несколько вентцентров, в каждом вентцентре предусмотрено по два кондиционера, и от каждого кондиционера идет по два приточных воздуховода. В здании есть ячейка размером 9х9 м, в каждой ячейке предусмотрен один приточный диффузор. Вытяжка сосредоточенная, от решетки установленной непосредственно у венткамер. По заданию было предусмотрено два нижних этажа это обычная мебель, а два верхних этажа это элитная мебель. Поэтому количество людей на квадратный метр на этих этажах будет разное.

Рис. 1 Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха с переменной первой рециркуляцией.

Схема кондиционирования воздуха с переменной первой рециркуляцией (рисунок 1) предусматривает забор наружного воздуха, прохождение его через фильтры, далее воздухонагреватель, воздухоохладитель, и увлажнение воздуха.

Далее идут два воздуховода, на которых предусмотрены воздухоохладитель и воздухонагреватель. Это выполнено для того, что бы разбить площадь помещения на более мелкие зоны. Т.е. в пределах зоны можно догреть, либо доохладить воздух, если это необходимо.

Процессы обработки воздуха на J-d диаграмме представлены на рисунке 2. На J-d диаграмме показаны процессы для помещений мебельного магазина для нижних этажей. По холодному периоду года наружный воздух 1 смешивается с внутренним воздухом 2, полученная точка смеси 3 дальше подогревается до параметров точки 4, затем адиабатное увлажнение (процесс 4-5) и потом точка с параметрами приточного воздуха 6 подается в помещение. Значит расход теплоты (процесс 3-4) в данной схеме минимальный. Так же для теплого периода года, расход холода тоже будет минимальный, потому что воздух охлаждается не от наружного воздуха 1, а от смеси 3 наружного 1 и внутреннего воздуха 2, т.е. смесь охлаждается в несколько раз меньше, чем нужно охлаждать наружный воздух.

Рис. 2 Процессы обработки воздуха системы кондиционирования воздуха с переменной первой рециркуляцией.

Если сравнивать процессы для нижних этажей мебельного магазина с верхними этажами, где меньше количество человек, и другие расходы наружного воздуха, можно различить разницу в том, что на верхних этажах вообще нет второго подогрева (рисунок 3).

Рис. 3 Процессы обработки воздуха системы кондиционирования воздуха с переменной первой рециркуляцией для верхних этажей.

Для верхних кондиционеров (рисунок 3) подогрева вообще нет, т.е. система работает без нагрева смеси. Точка смеси 3 сразу увлажняется в секции увлажнителя и воздух с параметрами точки 5 подается в помещение.

Так что, если говорят, что рециркуляция это не энергоэффективное мероприятие – это не так. На рисунке 3 четко показано, что при всем желании не куда потратить энергию, так как нет подогрева воздуха.

Такая схема для данного объекта оказалась значительно эффективнее и экономичнее по капитальным, и по эксплуатационным затратам, чем система кондиционирования воздуха с фэнкойлами. Потому что, шесть, семь месяцев в году такие системы кондиционирования работают без потребления холода и теплоты, а просто на максимальном расходе наружного воздуха. Когда проектируют системы кондиционирования воздуха, часто забывают что помимо лета и зимы, есть еще и полгода переходного периода.

Центральные системы кондиционирования воздуха с переменной и постоянной первой рециркуляцией можно проектировать, когда расчетный воздухообмен превышает необходимый объем наружного воздуха, и по нормативным документам разрешается использование одного и того же воздуха, забираемого из обслуживаемого помещения. При повышенных требованиях к поддержанию параметров внутреннего воздуха, а также относительной влажности, и незначительных колебаниях тепловой нагрузки в помещениях предусматривается один рециркуляционный канал (канал первой рециркуляции), присоединяемый к кондиционеру до секции увлажнения или до воздухоохладителя.

Системы кондиционирования воздуха с первой рециркуляцией могут работать с переменным и с постоянным соотношением объёмов наружного и внутреннего воздуха, и являются одними из энергоэффективных схем.