раздел проектирования ОВиК
УСЛОВИЯ КОМФОРТА
I. ОТОПЛЕНИЕ
ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
— твердое топливо; — жидкое топливо; — газообразное топливо; — солнечная энергия; — энергия ветра. В настоящее время большая часть энергии производится путем сжигания ископаемого топлива, при этом основными источниками энергии являются уголь, неочищенная нефть, и природный газ. На сегодняшний день эти природные ископаемые обеспечивают 90% общего энергопотребления, хотя все большее значение приобретает атомная энергия. Альтернативные (возобновляемые) источники, например, солнце, ветер, вода, дождевая вода и биомассы составляют лишь небольшую долю в общем объеме производстства энергопотребления, несмотря на то, что она стремительно увеличивается. На схеме опубликованного в ежегодном журнале Energie & Management, 12/99, показано то, как потребности в энергии обеспечивались в период с 1900 года по настоящее время и как будут обеспечиваться в будущем вплоть до в 2060 года. Потребление энергии измеряется в эксаджоулях (энергия, равная 1 эксаджоулю, выделяется при сжигании 31,12 миллионов тонн условного топлива). Из графиков следует, что в качестве первичных источников энергии вместо угля, неочищенной нефти и природного газа все больше будут использоваться возобновляемые ресурсы: энергия ветера и солнца, а также геотермическая энергия и энергия биомасс.
При производстве тепла для отопления главную роль играет сохранение чистоты воздуха. Другие пункты из списка, касающиеся защиты окружающей среды, также чрезвычайно важны. Возникающие в результате производства тепловой энергии выбросы содержат большое количество загрязняющих веществ, основными из которых являются — диоксид серы (SO2); — оксид азота (NO, NОх); — угарный газ (СО); — органические соединения (углеводороды); — тяжелые металлы, CFCs (хлорфторуглероды); — улекислый газ (СО2) — газ, который все больше связывают с образованием парникового эффекта; — пыль. В таблице ниже приведены данные по выбросам вредных веществ различными видами топлива.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Основные конструктивные элементы системы отопления: — теплоисточник (теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теплоснабжении) — элемент для получения теплоты; — теплопроводы — элемент для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам; — отопительные приборы — элемент для передачи теплоты в помещение. Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной рабочей среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жидкость — антифриз) или газообразная (пар, воздух, продукты сгорания топлива) среда, перемещающаяся в системе отопления, называется теплоносителем.
Системы отопления по расположению основных элементов подразделяются на местные и центральные
В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три основных элемента конструктивно объединяются в одной установке.
Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. В тепловом центре (пункте) находятся теплогенераторы (котлы) или теплообменники. Они могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в ИТП) либо вне здания — в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ.
Теплопроводы центральных систем подразделяют на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы) и ветви (горизонтальные трубы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам.
Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции.
Для отопления зданий и сооружений в настоящее время преимущественно используют воду или атмосферный воздух, гораздо реже водяной пар или нагретые газы. В зависимости от вида используемого в системе отопления теплоносителя их принято называть системами водяного, парового, воздушного или газового отопления.
ГИПОКАУСТ лат. hypocaustum, от др.греч. ὑπο — приставка со значением под- и καυστός — «горячий, раскалённый, подогретый»
В конце 1 века до н. э. римский архитектор и инженер Витрувий подробно описал систему воздушного отопления, получившую распространение на территории Древнего Рима. Это была первая система искусственного отопления городских помещений при помощи горячих газов. Для обогрева римских терм и жилых помещений применялся гипокауст — отопительное устройство, состоявшее из печи, расположенной вне отапливаемого помещения, и системы труб, проводящих нагретый воздух.
Наружный воздух, поступающий в гипокауст, нагревался в подпольных каналах, предварительно прогретых горячими газами, и поступал в отапливаемые помещения. По такому же принципу отапливались и средневековые замки Европы.
Фактически это была первая система воздушного отопления, и использовалась она на протяжении нескольких веков, до тех пор, пока в XV веке не появилась «русская система» отопления.
ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИХ РАЗМЕЩЕНИЕ В ПОМЕЩЕНИИ
А — радиатор Б — конвектор В — перегородочная панель Г — подоконная панель Д — границы зон комфорта I — при расположении под окнами радиаторов II — конвекторов III — при размещении нагревательных элементов по периметру внутренних стен IV — в междуэтажных перекрытиях V — в наружной стеновой панели А — зона комфорта Б — зона дискомфорта
ВИДЫ ОБОРУДОВАНИЯ И ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА радиаторов отопления из стали: Панельные; Биметаллические; Секционные; Трубчатые; Конвекционные
— Радиатором принято называть прибор, состоящий либо из отдельных колончатых элементов, либо из плоских блоков. Секции радиаторов изготавливаются из серого чугуна, стали или алюминия и могут компоноваться в приборы различной площади путём их соединения на резьбовых ниппелях. Несколько секций в сборе называют секционным радиатором .Чугунные радиаторы отличаются компактностью и долговечностью (стойкостью против коррозии). Однако они металлоёмки, производство их трудоёмко, монтаж затруднителен из-за большого веса, очистка от пыли неудобна. Распространённые в настоящее время алюминиевые секционные радиаторы значительно легче, удобны в монтаже, имеют современный внешний вид. — Конвектор состоит из двух элементов: трубчато-ребристого нагревателя и кожуха. Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению теплопередачи благодаря увеличению подвижности воздуха у его поверхности. Конвектор с кожухом передаёт в помещение конвекцией 90…95% общего теплового потока. Нагреватель выполняют из стали, меди, алюминия и других металлов, кожух — из листовых материалов (как правило, стали). Конвекторы обладают сравнительно низкими теплотехническими показателями, особенно при использовании в двухтрубных системах отопления, и считаются отопительными приборами с малой тепловой инерции. Теплопередача конвектора возрастает при искусственно усиленной конвекции воздуха у поверхности нагревателя, если в кожухе установить вентилятор специальной конструкции (вентиляторный конвектор).
Все отопительные приборы по преобладающему способу теплоотдачи делятся на три группы.
— Радиационные приборы, передающие излучением не менее 50% общего теплового потока. К первой группе относятся потолочные отопительные панели и излучатели. — Конвективно-радиационные приборы, передающие конвекцией от 50 до 75% общего теплового потока. Вторая группа включает радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели. — Конвективные приборы, передающие конвекцией не менее 75% общего теплового потока. К третьей группе принадлежат конвекторы и ребристые трубы.
ТИПЫ РАДИАТОРОВ
КОНВЕКТОРЫ
ТЕПЛЫЙ ПЛИНТУС
ТЕПЛЫЕ ПОЛЫ
ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ МАТЫ
ТЕПЛОВАЯ ЗАВЕСА
СТЕКЛОПАКЕТЫ С ФУНКЦИЕЙ ОБОГРЕВА
II. ВЕНТИЛЯЦИЯ
ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ позволяет обеспечить неорганизованный или организованный воздухообмен, проветривание в помещении под действием гравитационного и (или) ветрового давления.
ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха. классифицируются по признакам:
По способу создания давления и перемещения воздуха: С ЕСТЕСТВЕННЫМ И ИСКУССТВЕННЫМ (МЕХАНИЧЕСКИМ) ПОБУЖДЕНИЕМ
По назначению: ПРИТОЧНЫЕ И ВЫТЯЖНЫЕ
По способу организации воздухообмена: ОБЩЕОБМЕННЫЕ, МЕСТНЫЕ, АВАРИЙНЫЕ, ПРОТИВОДЫМНЫЕ
По конструктивному исполнению: КАНАЛЬНЫЕ И БЕСКАНАЛЬНЫЕ
БРИЗЕР
ВЕНТИЛЯЦИЯ С ЕСТЕСТВЕННЫМ ПОБУЖДЕНИЕМ
ПРИТОЧНАЯ И ВЫТЯЖНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
ТИПЫ ВОЗДУХОВОДОВ
СМЕШАННАЯ ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА
МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
позволяет обеспечить подачу расчетного количества приточного воздуха на значительные расстояния в пределах здания непосредственно к рабочим местам или в определенные зоны помещений, в необходимом количестве и с определенной скоростью на выходе из воздухораспределителей, а также удаление загрязненного воздуха из помещений в заданном объеме
КАНАЛЬНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
ВИДЫ ВЫТЯЖЕК
ТИПЫ ВЫТЯЖЕК ПО МЕТОДУ МОНТАЖА: ПОДВЕСНЫЕ (плоские, стандартные) вытяжки: подвешивающийся под навесной шкаф или полку над плитой; ВСТРАИВАЕМЫЕ вытяжки: встраиваемая непосредственно в навесной шкаф над плитой или в декоративный купол над варочной поверхностью. Также к данному типу относят вытяжки, встраиваемые в стол рядом с варочной поверхностью; НАСТЕННЫЕ ВЫТЯЖКИ, УГЛОВЫЕ ВЫТЯЖКИ,
ОСТРОВНЫЕ ВЫТЯЖКИ: тип кухонных вытяжек, крепящихся к потолку, над кухонным «островом».
МИНИМАЛЬНОЕ РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ВЫТЯЖКОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ВАРОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ СОСТАВЛЯЕТ 70 СМ,
А МЕЖДУ ВЫТЯЖКОЙ И ГАЗОВОЙ ПЛИТОЙ 80 СМ.
ПРИТОЧНО-ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПВУ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА. Нагретый воздух забирается посредством воздухозаборников в наиболее влажных помещениях и через воздуховоды удаляется наружу здания. Прежде чем покинуть здание, он проходит через теплообменник рекуператора, где оставляет часть тепла. Этим теплом нагревается забираемый снаружи холодный воздух (он также проходит через тот же теплообенник, но в другом направлении) и подается внутрь. Приточно-вытяжная установка с рекуператором может быть различной мощности и размеров — это зависит от объемов вентилируемых помещений и их функционального назначения. Самая простая установка представляет собой изолированный термически и акустически и заключенный в стальной корпус набор взаимосвязанных между собой элементов: теплообменник, два вентилятора, фильтры, иногда подогревающий элемент, система удаления конденсата
III. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
БАДГИРЫ — наследие старой Персии, с тех времен, когда государственной религией был не ислам, а зороастризм. больше всего таких сооружений сохранилось в Язде — одном из немногих зороастрийских городов современного Ирана. Бадгиры выглядят как массивные трубы, напоминающие гигантские каминные и пронизывают все здание с самого подвала, через жилые помещения и возносятся высоко над домом. Бадгиры работают за счет того же эффекта, что и камины, только система в целом сложнее и допускает разные варианты. Их не зря называют «ветроуловителями». Смысл бадгиров в том, чтобы поймать малейший ветер с поверхности и за счет разницы давлений направлять его вниз, через всю толщу здания. При этом, бадгиры — это не просто вытяжка. Благодаря размерам и расположению в самом сердце здания, они постоянно охлаждают его поверхности. Жар от стен передается врывающемуся ветру и также выходит наружу. Ветроуловители могут быть очень разными и каждый строитель старался придать им уникальный вид.
«КОНДИЦИОНЕР» (от англ. air-condition — «состояние воздуха») было произнесено в 1815 году. Француз Жанн 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. первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, ухудшавшей качество печати. Первый комнатный кондиционер был выпущен компанией General Electric в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого вредны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. начиная с 1931 года, когда был синтезирован безопасный для человеческого организма фреон, конструкторы собрали все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце пятидесятых — начале шестидесятых первенство перешло к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.
Кондиционер не производит холода или тепла. В зависимости от выбранного режима, он переносит тепло либо из помещения на улицу (охлаждение), либо с улицы в помещение (обогрев). В кондиционере тепловую энергию переносит хладагент — фреон. Когда кондиционер работает в режиме охлаждения, хладагент испаряется в теплообменнике внутреннего блока и конденсируется в наружном. При переходе в режим обогрева, хладагент конденсируется в теплообменнике внутреннего блока и испаряется в наружном. Процесс испарения/конденсации обеспечивает компрессор, создавая перепады давления.
НАРУЖНЫЙ БЛОК КОНДИЦИОНЕРА
- Компрессор, осуществляющий сжатие хладагента и поддержание его движения по холодильному контуру.
- Четырехходовой клапан устанавливается в моделях с функцией обогрева. В режиме обогрева изменяет направление движения фреона, при этом внутренний и наружный блоки как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный на охлаждение.
- Плата управления. Используется в инверторных климатических установках. Конструкция кондиционера неинверторного типа подразумевает размещение электроники во внутреннем блоке.
- Вентилятор, создающий поток воздуха для обдува конденсатора. В инверторных моделях скорость вращения вентилятора регулируется плавно. В неинверторных вентилятор имеет одну скорость вращения.
- Конденсатор — радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона. Воздух, проходящий мимо конденсатора, нагревается и уходит в окружающую среду.
- Фильтр фреоновой системы устанавливается перед компрессором и защищает его от частиц грязи или металлических крошек, которые могут попасть в систему при монтаже кондиционера.
- Штуцерные соединения для подключения медных труб, соединяющих наружный и внутренний блоки.
- Защитная крышка, которая закрывает штуцерные соединения и электрические разъемы. ВНУТРЕННИЙ БЛОК КОНДИЦИОНЕРА
- Передняя панель –решетка, через которую внутрь поступает воздух.
- Фильтр грубой очистки (пылевой), представляющий пластиковую сетку. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить не реже двух раз в месяц.
- Испаритель, в котором происходит нагрев холодного хладагента и его испарение. Продуваемый через радиатор воздух, соответственно, охлаждается.
- Горизонтальные жалюзи предназначены для регулировки направления
- Индикаторная панель состоит из индикаторов (светодиодов), показывающих, в каком режиме работы находится кондиционер, и сигнализирующих о возможных неисправностях.
- системы фильтров тонкой очистки, бывают: угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль), антибактериальный и т. п.
- Вентилятор, предназначенный для циркуляции очищенного и охлажденного либо подогретого воздуха в помещении.
- Вертикальные жалюзи, регулируют направление воздушного потока по вертикали.
- Плата управления (на рисунке не показана), на которой размещен блок электроники с центральным микропроцессором.
- Штуцерные соединения
ХОЛОДНЫЕ ПОТОЛКИ
В поверхность потолка или стены встраиваются маты, состоящие из капиллярных трубок диаметров 4.3 мм с расстоянием между трубками от 10 до 30 мм. По капиллярным трубкам циркулирует прохладная вода, поддерживающая необходимую разницу температур и обеспечивающая кондиционирование помещения. Небольшое расстояние между трубками и их параллельное подключение способствует равномерному распределению температуры по поверхности Охлаждение помещений холодными потолками, происходит частично за счёт естественной конвекции (40%), частично за счёт лучистого охлаждения (60%). Капиллярно-трубчатые системы могут использоваться в стенах и на любых изогнутых поверхностях (арках, сводах и пр.)капиллярные маты применяются для тёплых полов. ХОЛОДНЫЕ ПОТОЛКИ МОГУТ РАБОТАТЬ КАК НА ОХЛАЖДЕНИЕ ЛЕТОМ, ТАК И НА ОБОГРЕВ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД
Преимущества излучающих инфракрасных обогревателей: — не сжигают кислород, не выделяют продукты горения, не изменяют влажность в помещении; равномерное распределение тепла без принудительного движения воздуха, поднимающего пыль; — оборудование не занимает полезной площади, высвобождая свободное пространство; — легкий и быстрый монтаж и демонтаж с возможностью повторной сборки и эксплуатации; — пожаробезопасность, класс защиты IP 44; — высокая эффективность обогрева, КПД 95%; — бесшумная работа, экологическая безопасность; не требуют технического обслуживания; — снижение затрат: по сравнению с традиционными системами отопления, экономия составляет от 40 до 70%;
электромагнитные поля данных приборов находятся на фоновом уровне и значительно меньше многих бытовых электроприборов;
— возможность отопления помещений с большой высотой потолков (до 24 м); — срок эксплуатации оборудования более 25 лет; — работа оборудования не зависит от перепадов напряжения и временного отключения электроэнергии.\
СИСТЕМА ЧИЛЛЕР-ФАНКОЙЛ
Система чиллер-фанкойл — централизованная, многозональная система кондиционирования, в которой теплоносителем между центральной холодильной машиной (чиллером) и локальными теплообменниками (узлами охлаждения воздуха, фанкойлами) служит охлаждённая жидкость, циркулирующая под относительно низким давлением — обыкновенная вода (в тропическом климате) или водный раствор этиленгликоля (в умеренном и холодном климате). Кроме чиллера и фанкойлов, в состав системы входит трубная разводка между ними, насосная станция (гидромодуль) и подсистема автоматического регулирования. Фанкойл элемент систем кондиционирования воздуха типа чиллер-фанкойл, предназначенный для рециркуляции и охлаждения воздуха в кондиционируемом помещении. Теплоносителем служит централизованно охлаждаемая вода или незамерзающий водный раствор этиленгликоля. В самом фанкойле находится только теплообменник (водяной радиатор) и вентилятор, прокачивающий через него комнатный воздух. В более сложных системах фанкойл может также обеспечивать приточную вентиляцию (смешение воздуха помещения с наружным воздухом, поступающим от крышного кондиционера), и обогрев помещения. По сравнению со сплит-системами, в которых между холодильной машиной и локальными узлами циркулирует газовый хладагент, системы чиллер-фанкойл обладают преимуществами: • Масштабируемость. Количество фанкойлов (нагрузок) на центральную холодильную машину (чиллер) практически ограничено только её производительностью. • Минимальный объём и площадь. Система кондиционирования крупного здания может содержать единственный чиллер, занимающий минимальный объём и площадь, сохраняется внешний вид фасада за счет отсутствия внешних блоков кондиционеров. • Практически не ограниченное расстояние между чиллером и фанкойлами. Длина трасс может достигать сотен метров, так как при высокой теплоёмкости жидкого теплоносителя удельные потери на погонный метр трассы намного ниже, чем в системах с газовым хладагентом. • Стоимость разводки. Для связи чиллеров и фанкойлов используются обыкновенные водяные трубы, запорная арматура и т. п. Балансировка водяных труб, то есть выравнивание давления и скорости потока воды между отдельными фанкойлами, существенно проще и дешевле, нежели в газонаполненных системах. • Безопасность. Потенциально летучие газы (газовый хладагент) сосредоточены в чиллере, устанавливаемом, как правило, на открытом воздухе
ДИФФУЗОРЫ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ РЕШЕТКИ
