Центральное кондиционирование – принцип работы, преимущества и недостатки системы

Центральный кондиционер — это инженерная сеть, которая обеспечивает поддержание комфортного микроклимата в жилом, производственном, общественном, административном помещении. Она охлаждает или нагревает воздух, регулируя уровень его влажности и очищая от пыли. Установка позволяет настроить комфортный температурный режим в помещении, снижает расходы на электроэнергию и отопление.

Что представляет собой система центрального кондиционирования?

Система центрального кондиционирования отличается от традиционной наличием единого модульного блока для подготовки и распределения воздуха по помещениям через каналы. Для ее организации необходим проект конструкции с узлами определенного функционала — обогрева, охлаждения, очистки, осушения. Классический сплит включает внешний и внутренний блоки и предназначена для охлаждения только одной комнаты.

Общие характеристики

Для каждого объекта в зависимости от его параметров подбирают определенные характеристики оборудования. Для конкретных задач выбирают разные источники охлаждения и нагрева, тип теплоносителя и хладагента и другие особенности.

Так как климатическая схема достаточно сложная, целесообразно ее монтировать для обслуживания жилого дома с большим количеством комнат, зданий со значительной площадью.

Основные особенности климатического оборудования с центральным управлением:

• минимальные затраты на электрическую энергию. Оборудование с централизованным охлаждением и нагреванием потребляет меньше электричества по сравнению с несколькими локальными кондиционерами. Рекуператоры отвечают за обогрев входящих потоков за счет тепла отводимых;
• комфортный микроклимат. Раздельное регулирование температуры и скорости воздушных потоков позволяет менять настройки режимов в каждом помещении. С помощью температурных датчиков можно регулировать интенсивность охлаждения или нагрева с учетом погодных условий;
• простое управление. Модули центральной сборки в частном доме, производственном здании охлаждают воздушные массы, фильтруют их, регулируют уровень влажности. Выполнить настройки можно вручную с помощью выносной панели или в автоматическом режиме в соответствии с заданными алгоритмами;
• очищение. Свежий поток, подаваемый с улицы, очищается от пыли, загрязнений, аллергенов в фильтрах. Рециркуляционный режим уменьшает количество летающих частиц, повышает уровень безопасности для детей, аллергиков;
• универсальность. Центральную систему кондиционирования устанавливают в коттеджах с большим количеством комнат, гаражами, техническими помещениями, банями, бассейнами. Такой тип климатического оборудования подходит для обеспечения комфортного микроклимата в производственных и административных зданиях, крупных офисах. В зависимости от площади и этажности объекта проект может состоять из вентиляторов и теплообменников разной мощности, трубопроводов различной протяженности и разного количества дополнительных модулей.

Функционал

Центральные кондиционеры не просто охлаждают воздух. Они выполняют другие полезные функции для обеспечения комфортных условий проживания:

• очищение от пыли, аллергенов, других загрязнителей и механических примесей;
• увлажнение или осушение воздуха в зависимости от погоды и параметров выставленного режима;
• обеззараживание от микробов и вирусов;
• охлаждение или нагрев воздушных масс, поддержание определенного температурного режима в отдельных помещениях и во всем здании;
• выполнение функционала приточно-вытяжной вентиляции. Нет необходимости монтажа отдельной системы;
• перемещение воздушных потоков по вентиляционным каналам.

Чтобы сократить расходы на отопление помещения, используют рекуперационные модули. Они подогревают входящий поток теплом от исходящего потока.

Преимущества и недостатки центральных климатических систем

Установка центрального кондиционирования обеспечивает следующие преимущества:

• высокая надежность технического обслуживания, простота управления;
• регулирование температуры во всем здании сразу и в отдельных комнатах или помещениях;
• возможность эксплуатации в режимах вентиляции, увлажнения или очистки, принудительной подачи, удаления воздуха вентиляторами;
• очищение воздушных масс в соответствии с нормами СанПиН и других стандартов;
• минимально допустимый уровень шума за счет монтажа устройств на выносном блоке.

Такое оборудование просто автоматизировать, подключить к “умному дому” для контроля параметров микроклимата без участия пользователя.

К минусам стоит отнести:

• сложность создания проекта и установки оборудования;
• высокую стоимость техники, услуг по монтажу климатических приборов;
• значительный размер и масса внешних блоков, монтируемых рядом со зданием или на кровле.

Расходы на реализацию проекта постепенно окупаются благодаря последующему снижению затрат на оплату коммунальных услуг. Прокладка воздуховодных каналов требует сложных проектных и строительных работ, поэтому ее можно проводить только на этапе возведения здания или капитального ремонта здания.

Область применения

Базовой функцией кондиционирующего оборудования является климат-контроль в жилом помещении. Но его можно установить и в таких зданиях, как:

• производственные цеха и технические помещения фабрик, заводов;
• логистические центры, склады;
• торговые, развлекательные центры;
• рестораны, кафе, отели, гостиницы;
• крытые спортивные площадки;
• помещения общественного и культурного назначения;
• SPA-центры, бассейны;
• медицинские, лечебные учреждения;
• образовательные учреждения — школы, техникумы, ВУЗы;
• офисы;
• государственные, общественные здания.

Установив такое оборудование, арендатор или собственник здания создает комфортные условия для жильцов, сотрудников, посетителей и оптимальный микроклимат для работы производственной техники.

 

Классификация централизованных систем

Климатическая техника подразделяется на несколько категорий в зависимости от критерия распределения воздуха.

По типу воздушного потока

По виду потока воздуха оборудование бывает:

• прямоточным. Оно подает свежий воздух с улицы в помещение. Прямоточный центральный кондиционер состоит из вытяжной и приточной частей. Приточная секция включает воздушную заслонку, приточный фильтр, элементы охлаждения и нагревания, вентиляторы и глушитель шума. Вытяжная часть состоит из вентилятора и воздушной заслонки с несколькими створками, регулируемыми синхронно.

Управление прямоточным кондиционером выполняется сервоприводом. При этом объем воздуха, поступающего в помещение, должен быть равен объему удаляемых воздушных масс. Минусом такой техники является потребность в охлаждающих и нагревающих секциях высокой мощности. При этом во все помещения здания подается поток одинаковой температуры. Решить эту проблему можно установкой центральных кондиционеров с переменным расходом;

• с рециркуляцией. Они очищают и охлаждают внутренний воздух из помещения. Центральные кондиционеры с рециркуляцией воздуха обрабатывают смесь уличного и рециркуляционного потока.

В первом цикле к наружному воздушному потоку подмешивается рециркуляционный поток. Так при первом обогреве значительно уменьшается расход тепла. На следующем этапе рециркуляционные массы смешивается с наружным, предварительно обработанным в камере орошения или воздухоохладителем перед вентилятором. При этом нет необходимости подключать второй теплообменник летом;

• с рекуперацией. Такие центральные кондиционеры подогревают приток теплом от уже отработанного. В современном строительстве используют роторные, пластинчатые рекуператоры и рекуператоры-тепловые насосы. Они позволяют экономить на отоплении, снизить затраты на коммунальные услуги.

По способу подачи

По методу подачи сети различаются количеством каналов. Они могут иметь один канал или два канала. Двухканальные могут подавать воздушные массы с разным составом.

По времени года

В зависимости от сезона оборудование бывает:

• сезонным. Используется только в летний период;
• круглогодичным. Может греть и охлаждать независимо от температурного режима на улице. Такие приборы оснащены рекуператорами.

По числу помещений

Кондиционеры могут обслуживать одну или несколько зон. Прибор для одной комнаты обеспечивает в ней установленные влажность и температуру. Применение техники для нескольких зон позволяет регулировать параметры отдельно в каждом помещении.

Для охлаждения большого количества зон можно установить VRF-модели с корректируемым количеством хладагента и мультизональные VRV-кондиционеры с переменным потоком. Конкретный тип технологии зависит от компании производителя. Принципиальных различий в их эксплуатации нет.

Типы центральных кондиционеров

Базовый элемент любой климатической схемы — техника для центрального кондиционирования. Устройства различаются принципами эксплуатации.

Прецизионный

Поддерживает температуру притока и уровень влажности с минимальной степенью погрешности. Климатическая техника оснащается резервными рабочими блоками на случай возникновения аварийной ситуации.

Прецизионные кондиционеры монтируют в помещениях, в которых важно точно контролировать параметры микроклимата. Например, в оранжерее, зимнем саду, домашней библиотеке, винном или сигарном хранилище.

Руфтопы (крышные центральные кондиционеры)

Руфтопы подходят для коттеджей и других зданий большой площади. Базовый блок устанавливают на крыше или рядом с домом. В нем воздух охлаждается или подогревается, очищается от пыли. Затем воздушный поток направляется в помещение по вентканалам.

Связка “чиллер-фанкойл”

Такая централизованная система кондиционирования подходит для многокомнатного и многоквартирного дома, общественного здания, гостиницы, офиса. Чиллер является источником холода или тепла. Фанкойл устанавливают внутри помещения для отопления или кондиционирования. В качестве хладагента или теплоносителя применяют воду. Она циркулирует по водяному контуру по металлическим или пластиковым трубам.

Связка “чиллер-фанкойл” работает одновременно на подогрев или отопление. Выставить температуру можно отдельно для каждого фанкойла.

Чиллер — холодильная установка, которую применяют в центральных сетях. Он охлаждает или нагревает воду и подает ее по трубопроводу к фанкойлу. Если на одном объекте монтируют несколько чиллеров, их можно объединить с помощью автоматизации и управлять ими с одного пульта. Такой вариант оптимален для больших, многоэтажных зданий. Чиллеры дополняют конденсатором воздушного, водяного или выносного типа. Холодопроизводительность чиллера может составлять до 1500 кВт.

Чиллеры могут быть оснащены гидравлическим контуром в виде встроенной насосной станции. Если в оборудовании нет гидроконтура, то к нему нужно выбрать подходящую насосную станцию.

Модели с воздушным типом охлаждения можно классифицировать на 3 категории в зависимости от места расположения:

• с осевым вентилятором, охлаждающим конденсатор. Их устанавливают вне обслуживаемой зоны — на улице, балконе, плоской крыше;
• с центробежным вентилятором. Их монтируют в техническом помещении внутри здания — подвале, чердаке, служебном помещении. Для охлаждения конденсатора они сообщаются с улицей через воздуховоды;
• с выносным конденсатором. Такие модели можно установить в замкнутом помещении, а конденсаторный блок вынести на улицу.

Фанкойл представляет собой устройство с теплообменником, вентилятором, фильтром и пультом управления. Он забирает холод или тепло от теплоносителя (антифриза или воды), поступающее от чиллера, за счет чего охлаждает, обогревает и очищает воздух.

В фанкойл можно подавать некоторый объем свежего притока от центрального кондиционера для обеспечения функционала вентиляции.

Фанкойл монтируют на стене, полу, потолке. Также бывают бескорпусные модели, которые устанавливают за подвесным потолком, декоративными панелями.

Фанкойлы оснащены одним или двумя теплообменниками, поэтому система может быть двухтрубной или четырехтрубной. В двухтрубной сети используют фанкойлы с одним теплообменником, в который от чиллера с тепловым насосом поступает горячий или холодный теплоноситель.

Четырехтрубная  включает два теплообменника для подачи воды от чиллера и горячей воды из отопления. При ее использовании фанкойл работает зимой как радиатор, поэтому его нужно лучше установить под окно.

Центральный кондиционер как тепловой насос

Кондиционер такого типа эффективно перераспределяет тепловую энергию, что способствует снижению расходов на электроэнергию, газ для поддержания температурного режима в помещении. Приборы устанавливают, чтобы обеспечить возможность индивидуальной регулировки параметров микроклимата в разных зонах. Например, отапливать одно помещение и охлаждать другое.

Приточные установки с компрессорно-конденсаторными блоками (ККБ) или чиллерами

Компрессорно-конденсаторные блоки обрабатывают уличный приток, придают ему нужную температуру, уровень влажности и фильтрации. После обработки воздушные потоки направляются и распределяются по комнатам.

Оборудование представляет собой модульную конструкцию. Количество модулей подбирается отдельно для каждого здания в соответствии с техническим заданием заказчика.

Драйкулер

Центральное кондиционирование  воздуха на базе драйкулера охлаждает воздух через жидкий хладагент, не контактируя непосредственно с ним. Жидкость циркулирует по теплообменному узлу. Его обдувает вентилятор, за счет этого осуществляется обмен теплом. Драйкулер применяют для подачи подготовленного хладагента в чиллеры.

Градирня

В данном устройстве отведение излишней тепловой энергии происходит за счет того, что жидкость испаряется при прямом контактировании с воздушной массой или без него. В градирню подается вода или гликоль. Там теплоноситель охлаждается до нужной температуры, далее перенаправляется в теплообменник.

Гидромодули

Гидромодули обеспечивают циркуляцию хладагента между различными климатическими приборами. Охлажденный гликоль или вода транспортируется от чиллера к фанкойлу и обратно. Скорость и объем регулируют клапаны и датчики.

Конструктивные особенности

Подходящее оборудование подбирают при проектировании. Его технические параметры указаны в спецификации. Независимо от схемы инженерная система состоит из нескольких базовых составляющих.

Системы трубопроводов

По трубопроводам транспортируется вода или незамерзающая жидкость. Они необходимы для передачи тепловой энергии от модуля к модулю.

Системы воздуховодов

Воздуховоды применяют для забора свежего уличного воздуха, транспортировки к оборудованию подготовки и распределению по обслуживаемым помещениям. Специалисты монтируют полимерные или стальные оцинкованные каналы. Оптимальное сечение воздуховода подбирают при проектировании на базе инженерного расчета.

Обводные автоматические клапаны

Клапаны-заслонки управляют воздушными потоками. В климатическом оборудовании используют модели с поворотными лопатками разного размера. Угол наклона регулируется автоматически с помощью электронного оборудования.

Оросительные форсуночные камеры

Такие камеры устанавливают в секциях, в которых увлажняется циркулирующий поток. Повышение уровня влажности осуществляется за счет мелкодисперсного распыления воды в формате взвеси.

Вентиляторы

Вентиляторы устанавливают отдельно или непосредственно в самих воздушных каналах. Схема предполагает монтаж радиальных устройств, которые имеют различную мощность. Также часто используют центробежные модели вентиляторов.

Фильтрация

В фильтрационной секции происходит очищение от посторонних частиц, пыли, загрязнений. Фильтры, установленные первично, убирают из воздушного потока относительно крупные элементы.

Пылеуловители

В пылеуловителях выполняется тонкое очищение. В них установлены фильтры высокого класса. Они обеспечивают удаление до 90% загрязнений, пыли.

Звукоизоляция

Дополнительные шумопоглощающие модули используют для изоляции звуковых колебаний, которые возникают при эксплуатации оборудования. Их изготавливают из минеральной ваты, которая имеет высокие звукоизолирующие свойства за счет открытой пористой структуры. Для защиты воздушного потока от мелких частиц поверхность минваты армирована стекловолокном.

Способ размещения

Центральные установки имеют важное преимущество — универсальность. Инженеры могут подобрать наружный и внутренние блоки с учетом особенностей дома, здания.

Варианты комплектации:

• вертикальная или горизонтальная;
• параллельная и двухэтажная;
• комбинированная.

При необходимости можно разработать специальную схему компоновки, если нужно учесть особенности технического помещения или крыши дома.

Охлаждение и обогрев в центральной системе

Климатическая техника с центральным блоком охлаждает и может подогревать в холодное время года. Оборудование может эксплуатироваться как дополнительное или отопительное.

В качестве хладагента используют фреон или воду, незамерзающие технические жидкости. В частных домах, коттеджах часто реализуют смешанные схемы.

 Принципы работы

Оборудование для контроля оптимального микроклимата в жилом помещении работает по следующей схеме:

• наружный поток направляется в воздуховодную сеть за счет работы вентиляторной секции;
• фильтрационные установки удаляют пыль, аллергены, пух от растений, пыльцу, остатки листвы и другие мелкие посторонние частицы;
• в блоках увлажнения и осушениях происходит регулирование уровня влажности воздуха в соответствии с установленными параметрами;
• в секции охлаждения или нагрева воздушные массы обрабатываются до нужной температуры. Для этого применяют теплообменники, в которых происходит циркуляция хладагента или теплоносителя. Чиллеры, градирни, тепловые насосы, смонтированные рядом с домом или на крыше, служат источниками холода и тепла;
• подготовленные воздушные массы распределяют по помещениям через воздушные каналы. Регулировка температуры выполняется с помощью клапанов;
• при наличии рекуператоров потоки отработанного нагретого воздуха дополнительно подогревают поступающий приток с улицы. Если цикл замкнутый, то отбор наружного воздуха не осуществляется.

С помощью пульта или панели дистанционного управления пользователь может включить и настроить следующие режимы:

• охлаждение;
• обогрев;
• проветривание;
• вентиляция;
• осушение и увлажнение;
• удаление неприятных запахов.

Оборудование функционирует автоматически. Необходимо выставить параметры комфортного микроклимата в обслуживаемом помещении. Затем автоматика, электроника будут выполнять контроль за их поддержанием независимо от погодных условий.

Особенности применения

Оборудование представляет собой универсальную климатическую сеть, которая выполняет функционал нескольких установок — охлаждение, отопление, вентиляцию, обеззараживание. Она обеспечивает поддержание микроклимата в жилых комнатах, технических, производственных и вспомогательных помещениях. Также она эффективна в помещениях с особыми требованиями к температуре и влажности — сауне, теплице, кухне, мастерской.

Проектирование

При подготовке и разработке проектных документов инженерные специалисты используют следующие сведения:

• площадь здания, его объем;
• количество этажей, жилых и технических помещений;
• конфигурация коридоров;
• число проживающих человек или персонала, посетителей;
• наличие аэрации помещений;
• объем потерь тепла через ограждающие конструкции;
• вид и количество техники, которая выделяет тепло при эксплуатации;
• расчетный расход воздуха;
• требования стандартов к вибрациям, шуму.

Для создания проекта используют специальное программное обеспечение, точную измерительную технику. Такой подход к проектированию позволяет спланировать и реализовать систему, которая охладит и подогреет воздух в доме без излишнего расхода энергоносителей — электричества, газа.

Монтаж

Установка климатической техники производится в несколько этапов:

• монтаж модулей централизованной системы. Специалисты устанавливают воздушные клапаны, секции фильтрации и смешивания, теплообмена, глушения, осушения и увлажнения;
• подключение транспортной сети. Сотрудники прокладывают инженерные коммуникации, обеспечивают герметичность воздуховодов и трубопроводов;
• установка теплообменников. Строители выполняют отведение конденсата для предотвращения накопления влаги на крыше;
• подключение к электроэнергии. Его выполняют с обязательным соблюдением правил устройства установок. Электричество необходимо для функционирования вентиляции, ТЭНов, поэтому требуется высокомощная электросеть.

Выполнять монтажные работы должна квалифицированная монтажная бригада, которая имеет достаточный опыт установки промышленной техники контроля и регулирования параметров микроклимата.

Процесс автоматизации центральных кондиционеров

Синхронизация работы всех устройств и блоков системы, их настройка требует использования электронных элементов управления. Их устанавливают внутри компактных корпусов и совмещают с пультами для управления пользователями.

С помощью автоматики и электроники можно регулировать следующие параметры микроклимата:

• температурный режим — охлаждение или нагрев в зависимости от погодных условий;
• вентиляция — по воздуховодным каналам подается свежий уличный поток без изменения его температуры. Отработанные, загрязненные  массы отводятся наружу;
• влажность. Увлажнение или осушение производится в зависимости от того, какой текущий уровень влажности;
• скорость, интенсивность подачи. Изменить ее можно выполнив вручную регулировку вентиляторов;
• график эксплуатации — можно выставить таймер включения, выключения, настроить алгоритм работы по времени суток, дням недели.

Включение и выключение остального функционала микропроцессор осуществляет самостоятельно. Например, он может перекрыть клапаны, запустить рекуператоры, сигнализировать о том, что необходимо сменить фильтры. Большим преимуществом является возможность выбора индивидуального алгоритма работы системы.

Запуск в эксплуатацию

После выполнения монтажа бригада выполняет запуск установленного оборудования и производит его настройку. Если выявляются проблемы в эксплуатации, в схему вносят необходимые исправления и корректировки.

Заключение

Централизованные климатические приборы могут поддерживать комфортный микроклимат в частных домах, коттеджах, производственных и общественных зданиях. Монтаж центрального кондиционера требует значительных финансовых затрат, но они окупаются постоянной приятной температурой, влажностью и чистотой, экономией на оплате коммунальных услуг.

Внешние блоки не будут портить эстетичный вид здания в отличие от сплит-систем. Внутренние модули заменены лаконичными сетками отверстий вентиляции. Управление оборудованием можно осуществлять централизованно, в том числе с использованием системы “Умный дом”.

Не существует абсолютно универсального варианта для любого здания. Модульность позволяет комплектовать сеть в соответствии с индивидуальными условиями и требованиями.

При выборе климатического оборудования следует учитывать:

• объем всех комнат в доме или помещений в производственном цехе;
• расположение дверей, окон;
• тепловые и технические характеристики стен;
• энергоэффективность модулей охлаждения и нагревания;
• производительность оборудования;
• уровень шума во время эксплуатации;
• число одновременно присутствующих людей в помещении — доме, офисе, торговом центре, производственном цехе.

Для подбора оптимальной комплектации следует обратиться к компетентным и квалифицированным инженерам. Они проведут исследование объекта, выполнят проект инженерной климатической сети с учетом требований, представленных в действующих нормативах.

Часто задаваемые вопросы

Что такое центральное кондиционирование?

Оно представляет собой систему, которая обеспечивает охлаждение, обогрев, вентилирование, очищение воздуха в помещениях с большой площадью — коттеджах, офисах, торговых центрах, государственных учреждениях, гостиницах, больницах и других зданиях. Оборудование состоит из внешнего холодильного блока, внутреннего блока (приточно-вытяжной вентиляции), воздуховодов, фильтров, термостатов, автоматических систем контроля.

Оно работает по принципу централизованного управления и позволяет настроить индивидуальные климатические режимы в каждом отдельном помещении. При выборе следует учитывать площадь и конфигурацию здания, число людей, оборудование, источники тепловой энергии и другие параметры.

Центральный кондиционер обрабатывает воздух, очищает его от загрязнений и других посторонних частиц, увлажняется или осушается. Его работа обеспечивает здоровый и комфортный микроклимат в помещении.

Как устроено центральное кондиционирование?

Воздух охлаждается в центральном кондиционере с помощью холодильного оборудования — чиллера, внешнего компрессорно-конденсаторного блока, наружного блока VRF или VRV-системы. В системе есть хладагент, циркулирующий через замкнутую систему и испаритель, расположенный в приточной установке. Хладагент испаряется и комната охлаждается. Затем охлажденный воздушный поток поступает в обслуживаемые помещения по воздуховодной сети.

Для каких объектов устанавливают центральные кондиционеры?

Центральные кондиционеры устанавливают:

• в частных или многоквартирных жилых домах. Они обеспечивают комфортный микроклимат, что повышает потенциальную стоимость недвижимости, привлекательность для покупки и аренды;
• в цехах фабрик и заводов. Система центрального кондиционирования поддерживает оптимальные климатические условия для производственных, технологических процессов, сохранности продукции;
• в торгово-развлекательных центрах, кинотеатрах, музеях, выставках. Система с центральным управлением обеспечивает комфорт для персонала и посетителей;
• в заведениях общественного питания, гостиницах. Качественное кондиционирование повышает уровень конкурентоспособности бизнеса, репутацию.

Центральные кондиционеры подойдут для обеспечения микроклимата в логистических центрах, бассейнах, SPA-центрах, лечебных и образовательных учреждениях, крытых спортивных учреждениях, офисах, государственных и общественных зданиях.

Какие преимущества имеют центральные кондиционеры?

Плюсы эксплуатации центральных кондиционеров:

• высокий уровень надежности, эффективной эксплуатации;
• возможность регулирования температурного, влажностного режима в разных зонах общего пространства;
• вентилирование;
• подача обработанного воздуха из притока;
• низкий уровень производимого оборудованием шума.

Автоматический блок управления самостоятельно регулирует интенсивность и скорость подачи воздуха, уровень влажности, необходимость осушения, очищения, охлаждения и нагрева.

Как часто нужно обслуживать систему?

Периодичность технической процедуры составляет:

• для периодически используемых кондиционеров, например, в жилых домах — 2 раза в год;
• для кондиционеров, эксплуатируемых постоянно — 1 раз в 3 месяца.
• в торговых центрах, промышленных и серверных помещениях — 1 раз в месяц.