Кондиционеры, вентиляционное оборудование

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ КЛИМАТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

За последние 10-15 лет быт существенно изменился. Перемены затронули многие сферы быта, в том числе и организация микроклимата. К примеру, на смену оконным кондиционерам и сплитам пришли системы чиллер – фэнкойл и VRF. Однако процесс перехода от одного оборудования к другому сложно назвать последовательным. Мы решили проанализировать перспективы и последнии тенденции развития климатического рынка.

Прежде всего, интересно внезапно возросшее внимание к вентиляции. Дело в том, что большинство кондиционеров, упомянутых ранее, не обеспечивают поступление свежего воздуха, а ограничиваются лишь температурной обработкой тех масс, что циркулируют внутри помещения (эффект "мятого воздуха"). Тем не менее, наблюдается существенный прогресс бытовых кондиционеров. Модели становятся все "умнее" — теперь они обеспечивают динамическое перераспределение потоков воздуха и создают однородные температурные поля по всему объему обслуживаемого помещения, исходя из показаний инфракрасных датчиков температуры пола и других ограждающих конструкций. Продолжают совершенствоваться технические решения, касающиеся очистки воздуха, уничтожения бактериальной флоры и нейтрализации некоторых вредных химических соединений. В качестве примера приведем новую серию бытовых кондиционеров Deluxe MSZ-FA (Mitsubishi Electric, Япония), в которых используется принципиально новый фильтр Dual Plazma. В дополнение к системе I FEEL fuzzy logic, позволяющей в автоматическом режиме поддерживать наиболее комфортную температуру, кондиционеры из серии Deluxe MSZ-FA также оснащаются инфракрасным датчиком дистанционного определения температуры I SEE. С его помощью агрегат определяет температуру пола и стен, после чего направляет поток охлажденного или, наоборот, подогретого воздуха в нужную точку. Таким образом, во всем объеме комнаты, причем независимо от ее размеров и расположения внутреннего блока, создается практически однородный микроклимат. Модель производительностью 2,5 кВт обладает рекордным коэффициентом энергоэффективности: 4,63 — в режиме охлаждения и 4,33 — в режиме обогрева.

ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Вернемся к дефициту притока — одной из основных причин синдрома "больных зданий" (Sick Building Syndrome), а также к не менее важной влажностной обработке воздуха (увлажнение или осушение). Тепловые ощущения человека многофакторны и определяются тепловым балансом, который зависит от уровня физической активности, одежды, температуры, подвижности и влажности воздуха. Международным стандартом ISO 7730 установлены семь градаций уровня микроклиматического комфорта. Они определяются путем расчета индекса PMV (Predicted Mean Vote). Для этого привлекаются уже упомянутые объективные показатели, а также результаты инструментальных измерений. Производным от PMV-индекса критерием оценки является вероятная доля людей PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied), неудовлетворенных микроклиматическими условиями (ощущение излишнего тепла либо, наоборот, холода в конкретной обстановке).

Очевидно, что обеспечить требуемый комфорт только при помощи средств охлаждения или нагрева воздуха, циркулирующего внутри помещения, невозможно. Кроме того, один из ключевых моментов конструирования современных климатических систем — энергосбережение. Это связано, во-первых, с постоянным ростом тарифов на энергоносители, а во-вторых, с дефицитом свободных мощностей в сельской местности и в крупных городах, особенно в их центральной части. Получается, что современный агрегат должен обладать минимальной установленной мощностью (кВт) и потреблять как можно меньше энергии (кВт-ч). Последний фактор, кстати, предопределил появление вентиляционных агрегатов с переменным расходом свежего воздуха (объем притока зависит от количества людей, присутствующих в помещении), получивших название DCV (Demand Control Ventilation). Программируется 15-20 временных периодов (часы или дни), затем система получает определенную установку (режим работы) для каждого из них. В соответствии с ней она регулирует расход воздуха, фактическое значение которого отображается на дисплее. В работу могут вноситься коррективы — управляющие сигналы поступают от датчиков концентрации углекислого газа (C02DCV), влажности (EDCV) и присутствия (P.I.R). Последний регулирует расход воздуха по наличию или отсутствию людей в помещении, остальные управляют притоком в случае существенного увеличения числа "посетителей" или их физической активности. Приток и, соответственно, вытяжка постепенно увеличиваются. Как только концентрация углекислого газа и (или) влажность снижаются до заданных величин, расход воздуха уменьшается до изначально установленных значений.

Чтобы табачный дым или иные запахи не распространялись за пределы одного помещения, DCV-агрегаты дополняются датчиками перепада давления. При необходимости эти приборы подавляют управляющий сигнал, подаваемый встроенным датчиком динамического напора, регулируя тем самым производительность приточного или вытяжного вентилятора. К отличительным особенностям агрегатов типа DCV также стоит отнести поддержание расхода воздуха на требуемом уровне при загрязнении фильтрующих материалов.

Один из высокотехнологичных элементов современных вентиляционных агрегатов, обеспечивающих энергосбережение, — рекуперативные пластинчатые (Plate Heat Exchangers) и роторные (Rotary Heat Exchangers) теплообменники, водяные циркуляционные системы (Run-around Coils), тепловые трубы (Heat Pipes), насосы (Heat Pumps) и камеры (Heat Chambers), а также динамическая теплоизоляция (Dynamic Insulation). Наибольший интерес представляют пластинчатые и роторные теплообменники. Сразу отметим особенности роторных рекуператоров — они требуют пристального внимания при установке и эксплуатации. Например, ротор теплообменника должен устанавливаться строго горизонтально, воздух необходимо предварительно очищать от механических включений. Конструкция пластинчатых теплообменников проще, движущиеся детали в них отсутствуют. Регулярный уход заключается в продувке узлов сжатым воздухом. К разработке и внедрению вентиляционных агрегатов, реализующих перечисленные тенденции, стремится большое количество фирм, особенно европейских. В качестве примера можно привести устройства типа VentC/VentR (Dantherm, Дания). Они обладают полным спектром возможностей DCV и выпускаются с пластинчатыми (VentC) и роторными (VentR) рекуперативными теплообменниками. Стоит отметить и такую разновидность рекуператоров, которые помимо изложенных функций еще и увлажняют или осушают приточный воздух. Уже упоминавшаяся компания Mitsubishi Electric выпускает подобные агрегаты под маркой "Лоссней". Примечательно, что их теплообменник выполнен из материала, напоминающего бумагу. Он пропитывается специальным составом, который придает "бумаге" механическую прочность, негорючесть и избирательную газопроницаемость. По эффективности теплообменник "Лоссней" не уступает металлическому рекуператору, при этом он обладает свойством выравнивать концентрацию водяного пара в приточном и вытяжном воздухе. Также "Лоссней" снижает нагрузку на кондиционер, а значит, в помещении можно установить менее мощный и, соответственно, более дешевый аппарат.

С другой стороны, существует более бюджетный способ организации вентиляции, причем без потребления электричества. Так, компания "АЭРЭКО" (Франция) в рамках системы "ГИГРО" разработала специальные датчики-приводы, управляющие воздушными заслонками. Свежий воздух поступает через оконные или стеновые пассивные клапаны, отработанный удаляется из подсобных помещений при помощи центральных вентиляторов производительностью от 80 до 6 000 м3/ч. Объем воздуха, покидающего помещения, в автоматическом режиме контролируется автоматическими гигрорегулируемыми вытяжными решетками. Последние также работают в режиме воздухообмена по наличию или отсутствию человека (датчики присутствия) и пиковом режиме (ручное включение).

УВЛАЖНИТЕЛИ ВОЗДУХА

В современном коттедже, а в ряде случаев и в городской квартире, помимо вентиляционного может понадобиться специальное климатическое оборудование. Так, практически во всех российских постройках в холодный период года относительная влажность воздуха опускается значительно ниже регламентируемого значения (50-60%). Например, в домах, расположенных в регионах с резко континентальным климатом (Зауралье и вся Сибирь, за исключением Приамурской области), относительная влажность воздуха, нагретого до температуры 20°С, близка к нулю. Для сравнения: в Сахаре она не опускается ниже 15%. Определенный уровень влажности очень важен и с санитарно-гигиенической точки зрения. Известно, что бактерии погибают быстрее, если влажность составляет 45-55%. При пониженной влажности человек часто испытывает дискомфорт, быстро утомляется, кроме того, у него может развиться ряд заболеваний. Кроме того, будет накапливаться статическое электричество, начнут портиться музыкальные инструменты, рассыхаться мебель и паркет. Обеспечить комфортный микроклимат, сохранить внутреннюю отделку и мебель, повысить электрическую и пожарную безопасность сооружения, защитить человеческий организм помогают системы искусственного увлажнения. Сегодня на рынке предлагается широкий ассортимент систем и агрегатов, предназначенных для увлажнения воздуха. Наиболее совершенные способны регулировать влажность, исходя из большого числа параметров, которые измеряются в режиме реального времени. В этом отношении очень интересна продукция компаний Carel (Италия) и AxAir (Швейцария), в активе которых оборудование, реализующее различные технологии увлажнения воздуха: изотермическую, адиабатическую, непосредственную. Применительно к частным домам стоит упомянуть об изотермических увлажнителях типа gaSteam (серия UG) и Condair GS — использование газа позволяет избежать проблем, связанных с отсутствием необходимой электрической мощности (750 Вт на кг/ч генерируемой влаги). Среди адиабатических увлажнителей отметим системы типа humiFog (серия UA) и FastFog, которые характеризуются наименьшим потреблением электроэнергии (4 Вт на кг/ч генерируемой влаги). Очень интересна и совместная разработка российского НПО "Кинетика" и швейцарской компании Human Research Labs — бактерицидный ультразвуковой увлажнитель воздуха Aquacom. Он не только поддерживает необходимый уровень относительной влажности, но и служит своего рода средством профилактики различных вирусных заболеваний. Аппарат реализует технологию, которая активно насыщает распыляемую воду ионами серебра, вследствие чего водяной туман и приобретает ярко выраженные бактерицидные свойства. Устройство измеряет и контролирует уровень влажности в помещении согласно программе, предварительно заданной пользователем. Кроме того, оно оснащено таймером, имеет десять уровней мощности (максимальная потребляемая мощность 35 Вт) и специальный ночной режим. Для турецкой бани, расположенной в частном доме, принцип действия которой основан на поддержании 100-процентной влажности и регулировании температуры от 20 до 55°С, подойдут увлажнители типа humiSteam (серия UE, Carel) и Condair CP2 M4-D (AxAir) производительностью от 1 до 130 кг/ч генерируемой влаги. Режим работы упомянутого оборудования зависит от показания датчиков температуры.

Очевидно, что в коттедже есть места не только с недостаточной, но и с избыточной влажностью. Например, зимние сады, оранжереи, бассейны, где тоже необходимо создать комфортные климатические условия и, кроме того, защитить использованные отделочные материалы и ограждающие конструкции от разрушения под воздействием влаги. Последняя, помимо прочего, содержит агрессивные химические вещества (это связано с технологиями хлорирования или озонирования воды), приводящие к интенсивной коррозии применяемого вентиляционного оборудования. Расчеты показывают: если нормативная влажность будет достигаться только вентиляцией, свежий воздух следует подавать в гораздо большем объеме, нежели того требуют санитарно-гигиенические нормы. Иными словами, бороться с избыточной влагой исключительно средствами вентиляции нерационально, а в большинстве случаев и невозможно — необходимая кратность воздухообмена будет обеспечиваться существующими средствами воздухораспределения только при избыточной подвижности потока, что приведет к простудным заболеваниям. Очевидно, что понадобится специальное оборудование для осушения воздуха, к примеру, агрегаты типа CDP, DanX, AF (Dantherm) и DH, Variheat, Delta, HRD (Calorex), которые сначала конденсируют, а затем испаряют излишнюю влагу. Увлажненный воздушный поток охлаждается при контакте с испарителем и вновь нагревается на конденсаторе, причем без потери тепла. Наоборот, количество тепла, которое отдается на конденсаторе, превышает то, что отобрано на испарителе, и воздух не только осушается, но и подогревается.

Подвалы и винные погреба частных загородных домов можно оснастить осушителями адсорбционного типа. Они считаются более эффективными при температуре ниже +10°С и не зависят от относительной влажности воздуха. Мощность же конденсационных аппаратов резко падает при понижении температуры и с уменьшением относительной влажности. Принцип действия адсорбционного осушителя основан на ад- сорбционных (влагопоглощающих) свойствах некоторых веществ (сорбентов), которые извлекают водяной пар из воздуха. По мере насыщения влагой эффективность адсорбции снижается, поэтому сорбент нужно периодически регенерировать (продувать горячим воздухом). Конструктивно адсорбционный осушитель представляет собой моноблок, внутри которого вращается ротор, разделенный на две неравные части — сухую и регенерирующую. Основной воздушный поток (подача влажного воздуха) поступает в сухую часть ротора, осушается и покидает агрегат. Регенерирующий поток, имеющий значительно меньший объем, нагревается до 130-140°С и проходит через регенерирующую часть, отдавая накопленную тепловую энергию, которая используется для испарения адсорбированной воды. Затем регенерирующий поток вместе с водяным паром покидает агрегат. Среди поставщиков подобного оборудования отметим изделия компаний Cotes (Дания) и DST Seibu Giken (Швейцария — Япония).