Как работает кондиционер в квартире: основы и принципы, составляющие техники, инструкция по охлаждению и нагревы воздуха

Виды систем отопления многоквартирных домов

В зависимости от структуры, характеристик теплоносителя и схем разводки трубопроводов отопление многоквартирного дома подразделяют на следующие типы:

По расположению источника тепла

Поквартирная система отопления, при которой газовый котёл устанавливается в кухне или отдельном помещении. Некоторые неудобства и вложения в оборудование с лихвой компенсируются возможностью включать и регулировать отопление по своему усмотрению, а также низкими эксплуатационными затратами за счёт отсутствия потерь в теплотрассах. При наличии собственного котла практически отсутствуют ограничения по реконструкции системы. Если, к примеру, хозяева пожелают заменить батареи на тёплые водяные полы — к этому нет никаких технических препятствий.
Индивидуальное отопление, при котором своя котельная обслуживает один дом или жилой комплекс. Такие решения встречаются как в старом жилом фонде (кочегарки), так и в новом элитном жилье, где сообщество жильцов само решает, когда начать отопительный сезон.
Центральное отопление в многоквартирном доме наиболее распространено в типовом жилье.

Устройство центрального отопления многоквартирного дома, передача тепла от ТЭЦ осуществляется через местный теплопункт.

По характеристикам теплоносителя

Водяное отопление, в качестве теплоносителя используется вода. В современном жилье с поквартирным или индивидуальным отоплением встречаются экономичные низкотемпературные (низкопотенциальные) системы, где температура теплоносителя не превышает 65 ºС. Но в большинстве случаев и во всех типовых домах теплоноситель имеет расчётную температуру в пределах 85-105 ºС.
Паровое отопление квартиры в многоквартирном доме (в системе циркулирует водяной пар) имеет ряд существенных недостатков, в новых домах давно не используется, старый жилой фонд повсеместно переводят на водяные системы.

По схеме разводки

Основные схемы отопления в многоквартирных домах:

Однотрубная — как подача, так и обратный отбор теплоносителя к отопительным приборам осуществляется по одной магистрали. Такая система встречается в «сталинках» и «хрущёвках». Обладает серьёзным недостатком: радиаторы расположены последовательно и из-за остывания в них теплоносителя температура нагрева батарей падает по мере удаления их от теплопункта. Для того, чтобы сохранить теплоотдачу, количество секций увеличивается по ходу движения теплоносителя. В чистой однотрубной схеме невозможна установка приборов регулирования. Не рекомендуется изменять конфигурацию труб, устанавливать радиаторы другого типа и габаритов, иначе работа системы может быть серьёзно нарушена.
«Ленинградка» — усовершенствованный вариант однотрубной системы, который, благодаря подключению тепловых приборов через байпас, снижает их взаимовлияние. Можно установить на радиаторы регулирующие (не автоматические) устройства, заменить радиатор на иной тип, но схожей ёмкости и мощности.

Слева — стандартная однотрубная система, в которую мы не рекомендуем вносить никаких изменений. Справа — «ленинградка», возможна установка ручных регулирующих вентилей и корректная замена радиатора

Двухтрубная схема отопления многоквартирного дома стала широко использоваться в «брежневках», популярна и по сей день. Подающая и обратная магистрали в ней разделены, поэтому теплоноситель на входах во все квартиры и радиаторы имеет почти одинаковую температуру, замена радиаторов на иной тип и даже объём не оказывает существенного влияния на работу других приборов. На батареи можно устанавливать приборы регулирования, в том числе автоматические.

Слева — усовершенствованный вариант однотрубной схемы (аналог «ленинградки»), справа — двухтрубный вариант. Последний обеспечивает более комфортные условия, точное регулирование и даёт более широкие возможности по замене радиатора

Лучевая схема применяется в современном нетиповом жилье. Подключение приборов параллельное, взаимное влияние их минимально. Разводка, как правило, выполняется в полу, что позволяет освободить стены от труб. При установке приборов регулирования, в том числе автоматических, обеспечивается точное дозирование количества тепла по помещениям. Технически возможна как частичная, так и полная замена системы отопления в многоквартирном доме с лучевой схемой в пределах квартиры с существенным изменением её конфигурации.

При лучевой схеме в квартиру входят подающая и обратная магистрали, а разводка осуществляется параллельно отдельными контурами через коллектор. Трубы, как правило, располагают в полу, радиаторы аккуратно и незаметно подключают снизу

Сферы применения и виды систем центрального кондиционирования

Сегодня центральные системы кондиционирования устанавливают повсеместно в больших зданиях общественной направленности: бизнес-центры, торговые площадки, промышленные объекты, здания пищевого производства, медицинские центры, здания общественно-культурные.

На основании структурных комплектаций, параметров мощности потока, объема здания системы центрального кондиционирования могут быть разных видов. Рассмотрим их подробнее.

В зависимости от объема свежего приточного воздуха:

Прямоточная – функционирует на основании только наружных воздушных масс. Оборудование состоит из внешней заслонки, вентилятора, секции фильтрации. Вытяжной блок оборудован вентилятором и заслонкой, которые управляются сервоприводами. В качестве минусов такой системы выделяют мощные агрегаты для охлаждения и обогрева и невозможность регуляции температуры для каждого помещения здания. Чтобы решить проблему, система оборудуется оборудованием для переменного распределения воздушного потока: в каждом помещении стоят датчики, контролирующие температуру и управляющие воздушными массами при помощи заслонок.
Рециркуляционная – использует один и тот же воздух, который берет из помещения и после прохождения ряда секций он возвращается в помещение с нужными параметрами. Для ее работы необходимо соблюдение некоторых правил: вытяжной воздух не содержит химических и токсичных примесей.
Частично рециркуляционная – в процессе работы к воздуху из помещений примешивается часть наружного воздуха. Для ее работы необходимо: объем вытяжного воздуха больше приточного; наружный по параметрам должен быть близок по показателям, требуемым от системы.

Оборудование с рекуперацией воздуха:

В его работе применяется температура вытяжного воздуха, чтобы нагреть приточные массы. Такие системы позволяют сэкономить на дополнительном обогреве потока, поступающего извне. Системы такого типа могут быть:

Прямоточными – работа на основе только поступающего извне воздуха.
Рециркуляционными – при работе смешивают приточный с вытяжным воздухом и отправляют из на обработку по секциям.
Теплоутилизационными – полностью сохраняют энергию вытяжного воздуха, передавая ее приточному.

По зонам:

Мультизональная – применима для объемных пространств, состоящих из ряда зон, отличающихся требуемыми параметрами воздухопритока. Но в действительности разделение невозможно при помощи перегородок или стен. Поэтому к каждой зоне подводится свой приточный воздуховод, в который поступает поток нужных параметров. Чаще всего разница в параметрах приточного воздуха заключается в регулировании температуры. Такие системы применимы в производственных цехах, складах, где установлено в разных зонах оборудование, выделяющее разный уровень тепла или где хранятся материалы, требующие разного температурного режима хранения.
Однозональная – используется в просторных помещениях, площадках, которым свойственно выделение влажности и тепла. Регулируются параметры воздуха в таких помещениях при помощи автоматического контроля за приточными воздушными массами. При этом для каждого сезона нужно корректировать настройки температурно-влажностного режима. Чаще всего такие установки применяют в спортивных комплексах, тренажерных залах, зданиях общественно-культурного назначения (театр, кинозал, ярмарка, выставочные площадки), торговые здания.

Области применения

Прецизионные кондиционеры применяются в тех отраслях, где необходимо поддерживать точный температурный режим и влажность. Из-за специфики использования их также называют промышленными или серверными кондиционерами.

Области применения:

Обработка данных:

Серверные и ИТ-центры;
Аппаратные помещения;
Суперкомпьютеры;
Дата-центры.

Коммуникации:

АТС и аппаратные помещения;
Телекоммуникационные узлы;
Теле-, радио-, интернет-компании;

Медицина:

Лаборатории;
Ожоговые центры;
Диагностические центры.

Высокоточные производства:

Космическая область и микроэлектроника;
Фармакология и химическая отрасль (синтез);

Другие области:

Музеи, галереи и выставки;
Архивы и хранилища.

Шкафные прецизионные кондиционеры, установленные в серверной с охлаждением через фальшпол.

Подбор оборудования

Подбор и распределение необходимых установок центрального кондиционирования происходит также на этапе проекта. Учитываются габаритные размеры, вес, мощность, доступ к агрегатам для обслуживания.

Центральное кондиционирование – это строгий подбор и учет нужной комплектации, из чего именно будет состоять система:

клапаны;
уловители пыли;
приточные камеры;
фильтры;
шумоглушители;
вентиляторы (в том числе канального типа);
вытяжные камеры;
воздуховоды;
кондиционеры;
крепления;
нагреватели;
утилизаторы тепла…

Исходя из величины и назначения здания, это может быть от 100 до нескольких тысяч единиц оборудования.

Современные центральные кондиционеры состоят из отдельных блоков. Количество блоков и их мощность зависит от назначения и величины обслуживаемого сооружения.

Огромная система, обслуживающая сразу все здание, должна быть оборудована автоматизированным управлением – только так можно полностью обеспечить экономию электропотребления и необходимое обслуживание для продления срока эксплуатации.

Несомненно, подобные расчеты невозможно сделать за 1 день и без выезда специалиста на объект. Обращаясь к нам, вы получите качественный проект с учетом всех нюансов именно вашего здания и его назначения.

Схема получения тепла

Функциональные схемы работы ТЭЦ и ГРЭС очень похожи, разница заключается в мощности и построении оборудования.

Получение электрической и тепловой энергии на ТЭЦ и ГРЭС происходит за счёт сжигания топлива. Для работы нужен уголь, мазут или природный газ.

Устройство ТЭЦ

Основными узлами ТЭЦ являются:

топливное хозяйство — совокупность мест хранения и подготовки топлива;
котельная в составе котла и вспомогательного оборудования;
турбина и электротехническое оборудование;
конденсатная установка;
теплообменники, отбирающие тепло для централизованного отопления;
система технического водоснабжения.

Дополнительными являются системы дымоудаления и дымоочистки, золошлакоудаления, трубопроводы.

Котельные устроены намного проще — в их составе отсутствуют турбины, конденсатные установки, другое вспомогательное оборудование.

Алгоритм работы источников тепла

Принцип работы теплоэлектростанции

ТЭЦ и ГРЭС — чрезвычайно сложные сооружения, но принцип работы по нагреву теплоносителя понять нетрудно:

Подготовленное топливо подается в котельную. Уголь обязательно размалывают, желательно до состояния пыли. Для сжигания в камеру сгорания насосами подаётся воздух.
В котельной техническая вода в котлах доводится до состояния пара, который находится под высоким давлением.
По трубопроводам пар подаётся на лопасти турбины, которая, вращаясь, вырабатывает электрическую энергию.
После турбины остывший пар поступает в теплообменник, где отдаёт тепловую энергию воде для централизованной системы теплоснабжения.
Остывший пар переходит в жидкую фазу, которую конденсатная установка очищает от паров и примесей.
Очищенная вода подаётся в котельную, где начинается новый цикл нагрева.

В режиме летнего использования, когда горячей воды требуется намного меньше, ТЭЦ переводят в режим получения электроэнергии. В этом случае пар охлаждается в градирнях до состояния воды, насосами подаётся на высоту до 12 метров и распыляется специальными установками. Излишки пара отводятся в атмосферу.

Вода попадает в бассейн, где охлаждается. Далее конденсационными установками подаётся в котельную. Процесс повторяется. Для компенсации потерь вода добавляется из внешних источников — рек или озёр.

Все плюсы и минусы использования таких систем

Достоинства:

Большой КПД. Одна система потолочного типа легко справляется с обеспечением комфортного микроклимата в комнате большого размера, для охлаждения которой понадобились бы несколько обычных кондиционеров;
Быстрый результат. Направляя воздушные потоки в разные стороны, система достаточно быстро создает в помещении необходимую температуру;
Удобный дизайн. Внешняя панель с декоративной решеткой подходит практически под любой интерьер;
Низкий уровень шумности. Работая, кассетная сплит-система не будет сводить присутствующих с ума громкими звуками и гудением.

Недостатки:

Возможность использовать только в помещениях с подвесными потолками;
Высокая цена системы.

Имеющиеся недостатки не смогли спугнуть потребителя, поэтому сегодня, потолочные кондиционеры пользуются большим спросом. Всем обладателям подобного чуда техники и только намеревающимся его приобрести, стоит учесть, что все работы по монтажу и обслуживанию кондиционера должен проводить профессионал из сервисного центра.

Внутренний блок кондиционера

1. Передняя панель — представляет собой пластиковую решетку, через которую внутрь блока поступает воздух. Панель легко снимается для обслуживания кондиционера (чистки фильтров и т.п.)
2. Фильтр грубой очистки — представляет собой пластиковую сетку и предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных и т.п. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить не реже двух раз в месяц.
5. Испаритель — радиатор, в котором происходит нагрев холодного фреона и его испарение. Продуваемый через радиатор воздух, соответственно, охлаждается.
6. Горизонтальные жалюзи — регулируют направление воздушного потока по вертикали. Эти жалюзи имеют электропривод и их положение может регулироваться с пульта дистанционного управления. Кроме этого, жалюзи могут автоматически совершать колебательные движения для равномерного распределения воздушного потока по помещению.
7. Индикаторная панель — на передней панели кондиционера установлены индикаторы (светодиоды), показывающие режим работы кондиционера и сигнализирующие о возможных неисправностях.
3. Фильтр тонкой очистки — бывает различных типов: угольный (удаляет неприятные
запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль) и т.п. Наличие или отсутствие фильтров тонкой очистки никакого влияния на работу кондиционера не оказывает.
4. Вентилятор — имеет 3 — 4 скорости вращения.
8. Вертикальные жалюзи — служат для регулировки направления воздушного потока по горизонтали. В бытовых кондиционерах положение этих жалюзи можно регулировать только вручную. Возможность регулировки с пульта ДУ есть только в некоторых моделях кондиционеров премиум-класса.
Поддон для конденсата (на рисунке не показан) — расположен под испарителем и служит для сбора конденсата (воды, образующейся на поверхности холодного испарителя). Из поддона вода выводится наружу через дренажный шланг.
Плата управления
(на рисунке не показана) — обычно располагается с правой стороны внутреннего блока. На этой плате размещен блок электроники с центральным микропроцессором.
Штуцерные соединения
(на рисунке не показаны) —
расположены в нижней задней части внутреннего блока. К ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.

Стоимость колонных кондиционеров

Стоимость климатической техники зависит от ее характеристик и популярности производителя. Продукция известных брендов обходится дороже, но работает без сбоев. Мощность модели напрямую влияет на цену. Для небольших помещений нет смысла приобретать агрегат с производительностью по холоду более 7-8 кВт.

Ведущие производители и цены сплит-систем:

Ballu – компания предлагает климатические установки колонного типа по демократичным ценам: 51-125 тыс. рублей. Обслуживаемая площадь – 70-140 кв. м.
Mitsubishi Heavy – дорогостоящая продукция японского производства. Отличается инверторным типом компрессора, работает на охлаждение и обогрев. Имеется функция очистки воздуха, самодиагностики, интеллектуальной разморозки. Стоимость моделей от 110 до 370 тыс. рублей.
Daikini – колонные сплит-системы из Чехии. Оборудуются инвертором, выдают высокую мощность охлаждения при низком потреблении энергии. Техника рассчитана на обслуживание 70-135 кв. м, цена 250-386 тыс. рублей.
Gree – китайский бренд предлагает оборудование с функцией задержки мелких частиц пыли в фильтре, обогрева, интеллектуальной разморозки внешнего блока. Цена моделей 97-215 тыс. рублей.

Монтаж колонной сплит-системы

Принцип работы сплит-системы

Внутренний блок устанавливается в помещении, наружный крепится на внешней стене или крыше здания. Монтаж колонного кондиционера проводится без жесткого крепления. Выбранная модель устанавливается на пол в удобном месте. Между двумя блоками прокладывается магистраль для циркуляции хладагента (фреона). Коммуникационные медные трубки скрывают в стенах. Отвод конденсата обеспечивает дренажный узел. Заключительный этап монтажа – подключение к электросети и пусконаладочные работы.

При выборе места под сплит-систему требуется соблюдение двух правил:

Внутренний блок размещается на ровной и прочной поверхности.
Вокруг кондиционера обеспечивается свободное пространство для циркуляции воздуха.

Центральные системы на базе чиллеров и фанкойлов

Широко распространенная конструкция – оборудование центрального кондиционирования на базе схемы чиллеров и фанкойлов. Чиллеры устанавливаются на крыше здания, фанкойлы – внутри комнат. Между ними монтируются коммуникации, чаще из металлопласта, так как хладагентом выступает вода, антифриз.

Обладает рядом преимуществ:

возможность работать не только на обогрев/охлаждение, но и попеременная смена режимов;
подключение к центральному отоплению позволяет экономить на энергопотреблении в зимнее время;
стоимость монтажа ниже благодаря использованию водопроводных металлопластиковых труб;
необходимый объем свежего воздухопритока подается установкой центрального кондиционирования, фанкойлы доводят его до нужных показателей для каждого пространства индивидуально;
разнообразие месторасположения фанкойлов позволяет встроить его в любой интерьер (вместо радиаторов под окнами, безкорпусный фанкойл устанавливается за потолком, настенное, потолочное расположение);
автономная регулировка температуры;
чиллеры с тепловым насосом обогревают воздух в периоды межсезонья;
длина коммуникационных трасс может достигать нескольких сотен метров без существенной потери качества.

Принцип работы климатического агрегата

Центральные системы кондиционирования воздуха состоят из нескольких частей:

Центральный кондиционер – многосекционный блок, осуществляющий забор и подготовку воздуха.
Чиллер – холодильная установка, понижающая температуру хладагента (воды, гликолевой смеси).
Фанкойл – теплообменник, установленный в помещениях для нагревания или охлаждения.
Система воздуховодов – используется для перемещения воздушных масс.

Принцип работы центрального кондиционера:

Функционирующие вентиляторы затягивают уличный воздух в систему.
Выполняется очистка фильтрующими устройствами, удаляющая до 90% загрязнения и примесей.
Подготовленная воздушная масса увлажняется или осушается до заданных параметров.
По разветвленной системе воздуховодов кондиционированный воздух направляется в обслуживаемые помещения.
Центральный кондиционер с рециркуляцией смешивает в различных пропорциях приточный и вытяжной воздух. Комбинация сокращает расход электроэнергии на обработку уличного воздуха.

Функциональные возможности кондиционеров

Многие потребители полагают, что устройство кондиционера позволяет пользоваться прибором только для охлаждения воздуха во время жары. Зная, как работает кондиционер, можно пользоваться многочисленными функциями устройства.

Основные режимы

Охлаждение — устройство включается, когда температура становится выше заданных параметров. Работает в диапазоне +1-30˚С с точностью до 1˚. В инверторных установках — до 0,5˚.

Обогрев — в этом режиме работают двухконтурные сплит-системы с заявленной функцией. Происходит нагрев температуры воздуха до заданной, равномерно распределяя воздух по всему объёму помещения. Функция удобна в период межсезонья, когда выключено центральное отопление, в летнюю сырую погоду.

Вентиляция — в этом режиме выключен компрессор и вентилятор выносного блока. Равномерно распределяет воздух, не даёт теплу концентрироваться у потолка в зимний период.

Разновидности кондиционерных блоков

Устройство внутренних и уличных модулей всех «сплитов» одинаковое, за исключением некоторых мелочей. Агрегаты делятся на виды по способу размещения комнатного блока:

Самые распространенные – настенного типа. Из названия ясно, что модуль подвешивается на стену внутри помещения.
Канальные (бескорпусные) модели встраиваются в прямоугольные воздуховоды системы кондиционирования частного дома.
Кассетные блоки крепятся к перекрытию, охлажденный воздух подается в 4 направлениях сверху вниз. Корпус агрегата прячется за подвесным/натяжным потолком, на виду остается нижняя панель.
Слева направо: колонный, кассетный и потолочный модуль
Модуль колонного типа ставится на пол в удобном месте. Название произошло от формы агрегата – узкий высокий корпус напоминает колонну (изображена выше на фото).
Потолочные блоки приплюснутой формы монтируются к перекрытию. Не нуждаются в дополнительной облицовке подвесными потолками.
Напольные версии крепятся к стене на высоте 10…30 см от пола согласно инструкции производителя.

Отдельного упоминания заслуживают мульти-сплит-системы, состоящие из одного наружного мощного блока и 2—4 внутренних. Такая СКВ способна поддерживать разную температуру в нескольких комнатах и применяется в исключительных ситуациях, когда нельзя разместить на фасаде здания 2—3 отдельных модуля.

более высокая цена оборудования при одинаковой стоимости монтажа;
внешний мультиблок не позволяет одновременно охлаждать и нагревать два соседних помещения, допускается работа только в одном режиме;
наружный агрегат отличается габаритами и приличным весом;
стоимость сервисного обслуживания возрастает из-за увеличенного объема фреона и сложного устройства блока, в котором может стоять 2—3 компрессора.

В больших торговых центрах и производственных зданиях используются промышленные сплит-системы – центральные и крышные roof-top кондиционеры. В них блоки тоже разделены – внутри помещений стоят фанкойлы, приточные агрегаты, снаружи – модули очистки, нагрева и охлаждения (чиллеры).

Проектирование кондиционирования

Проект системы кондиционирования учитывает сотни параметров:

общая площадь и объем здания, а также величина и количество отдельных зон – напрямую зависит мощность оборудования;
число этажей и ответвлений коридоров;
количество и локализация людей – учитывается как тепловыделение, так и степень аэрации (от 20 до 80 м³/час на человека), а также деятельность людей в помещении;
расчет величины всех теплопотерь (например, географическое расположение строения, ориентация стен на стороны света – согласно СНиП 2.01.01-82);
расчет величин тепловыделения от техники, машин, отопления;
нормы противопожарной безопасности (например, по СП2.13130.2009);
расчет расхода воздуха. Учитываем подсосы и потери через неплотности. Данный показатель исчисляется отдельно для каждого периода года (холод, тепло, переход);
учет распределения шумовых характеристик.

От этих и многих других параметров зависит расчетное количество и мощность устанавливаемых агрегатов.

Сечение и длина воздуховодов напрямую зависит от плана здания:

учитываются все выступы и ниши,
учитывается расположение людей и оборудования.

Комплектация

Центральное климатическое оборудование состоит из различных модульных конструкций, которые отвечают за выполнение определенных задач.

Охладительный модуль. Является системой, наполненной водой или охлаждающей жидкостью (фреоном).
Нагревательный модуль. Представлен в виде отделов с водяными или электрическими нагревательными секциями. Принцип работы следующий: водяная система нагрева представляет собой циркулирующий поток теплой воды, который подается от центрального отопления или от отдельной котельной станции. Электрическое нагревание производится с помощью системы ТЭНов.
Вентиляторный модуль. Выполняет процесс подачи воздуха в помещение.
Модуль фильтрации воздушного потока. Очищает проходящий поток от частиц пыли и микроэлементов. Может дополняться различными фильтрами первичной и вторичной очистки воздуха.
Секция снижения уровня шума. Название говорит само за себя. Роль шумопоглотителей выполняют специальные элементы, изготовленные из минваты.
Модуль увлажнения воздуха. Процесс осуществляется путем распыления форсунками специального водяного пара, растворяющегося в проходящем воздушном потоке.
Теплоутилизатор. Эта секция используется для экономии холодного или теплого воздуха путем подогрева заборного воздуха за счет высоких температур выводящегося воздушного потока.

Устройство центрального кондиционера