Материал: Кондиционеры для жилых помещений, общественных зданий и на подвижном составе ж.д.транспорта

Кондиционеры для жилых помещений, общественных зданий и на подвижном составе ж.Д.Транспорта

Автор: доцент кафедры "Теплоэнергетика и водоснабжение на ж.д.транспорте" РОАТ (РУТ МИИТ) Лосавио Н.Г.

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1. Из истории развития кондиционирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Принцип действия и характеристики кондиционирующих

установок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3. Виды кондиционеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4. Кондиционеры для жилых помещений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

5. Кондиционеры для общественных зданий . . . . . . . . . . . . 30

6. Кондиционеры для подвижного состава ж.д.транспорта . . . . . . 35

6.1. Кондиционеры для пассажирских вагонов. . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6.2. Кондиционеры для кабин машиниста локомотивов . . . . . . . . . 51

6.3. Кондиционеры для кабин и рабочих помещений

путевых машин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7. Гигиенические аспекты использования кондиционеров. . . . . . . . . . 62

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 64

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Приложение1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Расчет центральной однозональной системы кондиционирования воздуха для помещений

Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Расчет кондиционирующей установки для вагона ж.д.транспорта

Приложение 3

Расчет кондиционирующей установки для кабины машиниста локомотива ж.д.транспорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Введение

В настоящее время трудно представить себе жизнь без кондиционеров. Они сопровождают нас повсюду: на работе, дома, в городском транспорте, на железнодорожном транспорте, в легковых автомобилях, в театрах, концертных залах, административных зданиях.

Их использование значительно облегчает нам жизнь и создает необходимый комфорт, что в свою очередь улучшает условия труда и отдыха, и, в конечном итоге, повышает производительность труда работающих.

Однако так было не всегда. В Советском союзе кондиционер считался роскошью, а поэтому не имел права на существование для всего населения довольно бедной страны [1]. Поэтому в 1940 году журнал под названием «Отопление и вентиляция» был полностью разгромлен и до 1955 года тематика, посвященная кондиционированию находилась под «негласным запретом».

Возрождение идеи кондиционирования пришлось на 1965-70 гг, и началось оно, как это обычно происходит, с разработки кондиционеров для нужд армии: для пунктов управления ракетным оружием, для авиации и судовые. И в дальнейшем наша страна являлась не столько разработчиком современного оборудования для кондиционирующих установок, сколько довольно успешным потребителем.

В настоящее время кондиционер является обычным средством обеспечения комфорта и доступным основной массе потребителей. Торговые сети предлагают значительный ассортимент кондиционеров многих производителей с широкой линейкой характеристик и назначения.

Некоторые сведения по этому вопросу предлагаются в данном пособии.

Пособие может быть использовано бакалаврами и магистрами при написании выпускных работ.

1. Из истории развития кондиционирования

В 1815 году Жан Шабаннес получил британский патент, выданный на способ «регулировки температуры, а также кондиционирования воздуха в любых помещениях и зданиях». Почему этот вопрос интересовал англичан? Англия в этот период являлась наиболее развитой страной в техническом отношении [2].

Кроме того, имея обширные колонии, в том числе в Индии, колониальная администрация страдала от климата с высокой влажностью и температурой воздуха. Кондиционирующие установки были чрезвычайно нужны как на рабочих местах, так и в жилых помещениях и автомобилях.

Однако первую холодильную машину для типографии в Нью-Йорке построил американский инженер Уиллис Карриер в 1902 году. В 1903 году в Кельне (Германия) был также установлен кондиционер в театре, а в 1924 году в универмаге в Детройте (Америка).

В 1929 году компания General Electric (Америка) выпустила кондиционер для жилого помещения. В качестве хладагента в нем применялся опасный для человека аммиак, а в 1931 году был синтезирован безопасный для человека фреон и все узлы кондиционера были собраны в единый блок.

В 1961 году японская компания Toshiba начала массовый выпуск сплит-систем, в которых имеется два блока: наружный (компрессор и конденсатор) и внутренний (охладитель). В 1968 году появились мультисплит системы, в которых с одним внешним блоком могли работать несколько внутренних.

В 1981 году Toshiba предложила кондиционеры инверторного типа, которые позволяют плавно регулировать мощность устройства, и с 1998 года инверторы стали занимать 95% японского рынка.

Последним из самых популярных кондиционеров – является центральный кондиционер VRV (VRF) c переменным объемом хладагента, который позволял в комплексе решать проблемы вентиляции и кондиционирования. Он был разработан японской компанией Daikin в 1982 году.

Исторически в Советском Союзе в 70 гг начали выпускать фреоновые кондиционеры по лицензии японской компании Hitachi под названием «Бакы» (БК) и «Азербайджан». Кондиционер был моноблочным и устанавливался непосредственно в оконном проеме как часть остекления. Мощность кондиционера 1,5, 2,0, 2,5 кВт. Кондиционер подавал 30 м³/ч наружного воздуха.

К 1998 году производство этих кондиционеров прекратилось. Однако конструкция кондиционера была настолько проста и надежна, что некоторые экземпляры этих кондиционеров работают и по сей день.

В это же время на купейных вагонах локомотивной тяги, поставляемых для СССР Германией, были установлены кондиционеры МАБ-1 с холодопроизводительностью 27,8 30 кВт и МАБ-II с холодопроизводительностью 31,4 кВт.. Количество вентиляционного воздуха составляло 1500 м³/ч. Они были встроены в оборудование вагона рассредоточенно: испаритель на крыше, компрессор и конденсатор в подвагонном пространстве. Забор наружного воздуха осуществлялся над входными дверями в вагон.

В кабинах электровозов ЧС, поставляемых в СССР из Чехословакии, были установлены кондиционирующие установки CHKL-5(01) холодопроизводительностью 5 кВт и тепловой мощностью 13 кВт, которые обеспечивали охлаждение, подогрев и вентиляцию.

В более позднее время - 80 гг в Краматорске был построен завод по производству фреоновых кондиционеров в моноблочном исполнении по японской лицензии. У нас он выпускался под маркой КТА2-0,5Э-01А с холодопроизводительностью 1,5 кВт и был серийно установлен на кабинах тепловозов 2ТЭ10Л (2 штуки на кабину).

Домодедовский завод кондиционеров выпускал и до настоящего времени выпускает кондиционеры с холодопроизводительностью 3-4 кВт для строительных машин.

Таким образом предложений кондиционеров на рынке Советского Союза было немного, и возможности обеспечения оптимального микроклимата как в помещениях, так и на подвижном составе железнодорожного и автомобильного транспорта, сельскохозяйственных машин, которые остро в этом нуждались, не было.

И только в современной России производство кондиционеров стало перспективным направлением, и в настоящее время на торговых площадках России присутствуют импортные кондиционеры японских, корейских, китайских и других фирм (всего в интернете найдено 86 фирм), или российских производителей, выпускающих кондиционеры по лицензии или на основе своих разработок.

Однако, кондиционеры создают не только комфорт, но и опасность для людей .

«В 1976 году в гостинице в Филадельфии (Пенсильвания, США) состоялся 49-й ежегодный съезд Американского легиона — крупнейшей в мире организации военнослужащих, созданной ветеранами Первой мировой войны [3].

Приуроченные к 200-летию образования США парады и празднества завершились, и легионеры разъехались по домам, когда вдруг стало известно о скоропостижной гибели одного из членов почетного общества 27 июля. Заболевание, поразившее его, напоминало пневмонию. Три дня спустя пенсильванский терапевт заметил еще троих больных с похожими симптомами, и все они посещали тот же самый съезд. Ко второму августа ряды Американского легиона поредели еще заметнее, и СМИ запестрели сообщениями о смерти сначала 6, затем 14 человек.

Симптомы у всех были похожи: признаки воспаления легких, температура выше 40 градусов, но лечению обычными антибиотиками болезнь не поддавалась. Удивительным казалось и то, что не заразились друзья и родственники участников съезда, которые не были в отеле. Один из легионеров (как сообщила New York Times), которого подвезли четверо других из самой Мексики, и который жил с ними в том же отеле, тоже проявил тревожные симптомы, однако никто из четверых остальных не заболел. К концу года поиски так и не увенчались успехом, а местные власти уже хотели признать поражение, серьезно пошатнув веру граждан в медицину. Был близок к тому, чтобы сдаться, и Джозеф Мак-Дейд, микробиолог из Центра лечебно-профилактической помощи. В конце года он любил подводить итоги и решил проверить свои последние подозрения. Но, к удивлению всех причастных, меньше чем через месяц ему наконец-то удалось обнаружить в образце тканей одного из 34 погибших виновницу заболевания — бактерию, которую в память о ветеранах назвали Legionella pneumophila. Оказалось, впрочем, что «преступнице» не в первый раз довелось попасть в окуляры микроскопов и объективы телекамер.

Установив причину заболевания, нужно было понять, как оно распространяется. Оказалось, что заразиться можно, только вдохнув аэрозоль (взвесь в воздухе водных капель), в котором находилась бактерия. Наиболее благоприятным по условиям приютом для легионеллы оказался кондиционер отеля.

С тех пор было диагностировано более 200 случаев легионеллеза по всему миру, также на легионеллу «повесили» обвинения еще в нескольких эпидемических вспышках прошлого. 

Бактерия и сейчас представляет серьезную опасность: погибает 10% заболевших. Бактерии скапливаются в большой замкнутой системе циркуляции воды в кондиционере со множеством резервуаров, которые устанавливают на заводах, в крупных госпиталях или в гостиницах.

Легионеллез трудно отличить от других ОРВИ, а лечению пеннициллином и его производными он не поддается. Зато существует барьер, который коварная палочка преодолеть не может, и имя ему — огонь, вода и медные трубы, потому что легионеллы не переносят нагрев воды выше 60^оС и медь.»

2. Принцип действия и характеристики кондиционирующих установок

По принципу действия кондиционеры, используемые в быту и на транспорте, можно разделить на насколько классов:

1 - фреоновые (парокомпрессионные, компрессорные),

2 - термоэлектрические,

3 - водоиспарительные.

1. Фреоновые (парокомпрессионные, компрессорные) кондиционеры имеют одинаковую конструкцию и включают следующие элементы [4]:

1. компрессор,

2. конденсатор,

3. испаритель,

4. дросселирующее устройство,

5. вентилятор,

6. хладагент (рис 1).

Рисунок 1 Парокомпрессионный кондиционер

Компрессор служит для повышения давления и перемещения хладгента – фреона по замкнутому контуру.

Конденсатор – это теплообменник, который располагается в наружном блоке и служит для перевода фреона в жидкую фазу.

Испаритель – теплообменник внутреннего блока, обеспечивает переход хладагента из жидкого состояния в газообразное.

Дросселирующее приспособление регулирует давление агента в холодильной части.

Вентилятор создает воздушный поток, направленный на конденсатор и испаритель.

Процесс охлаждения воздуха начинается во внешнем блоке кондиционера, где фреон находится в газообразном состоянии.

Оттуда хладагент засасывается в компрессор, где он сжимается и повышается его температура.

Затем фреон поступает в конденсатор, где он охлаждается с помощью вентилятора и переходит в жидкое состояние.

Затем в виде жидкости поступает в дросселирующее приспособление, которое уменьшает давление в системе, что понижает температуру кипения фреона.

В испарителе внутреннего блока фреон испаряется и переходит в газообразное состояние. На испарение фреона затрачивается тепло воздуха из помещения. Холодный воздух из испарителя поступает в помещение.

Затем процесс повторяется.

2. Термоэлектрический кондиционер работает на основе эффекта Пельтье. Эффект состоит в том, что в спаянных проводниках с существенно отличными термоэдс (рис. 2) и находящимися при разных температурах, возникает электрический ток. Величина электрического тока прямо пропорциональна разности температур на спаях [4].

Рис 2. Конструкция термоэлектрической батареи с последовательным включением термоэлементов.

Имеет место и обратный эффект: при пропускании тока через термоэлементы на разных спаях наблюдается понижение и повышение температуры относительно температуры окружающей среды.

Для создания термоэлементов используют висмут, теллур, сурьму, селен.

Простота получения холода и тепла в этой установке перспективна при необходимости попеременного использования тепла и холода в термостатах электронной аппаратуры.

Преимущества:

- отсутствие хладагента,

- отсутствие движущихся частей,

- отсутствие шума.

Использование каскадных схем (горячие спаи последующего каскада охлаждаются холодными спаями предыдущего) повышает разность температур и эффективность термоэлектрических устройств. Число каскадов более трех неэффективно.

Переход от охлаждения к подогреву осуществляется изменением направления питающего тока.

3. Водоиспарительный кондиционер основан на снижении температуры воздуха за счет испарения воды. Они бывают прямого и косвенного типа.

При прямом испарении воздух в помещении сильно увлажняется. При косвенном - магистрали охлаждения наружного воздуха и охлаждения внутреннего воздуха разведены. Это снижает влажность в помещении, но одновременно снижает и эффективность охлаждения (рис. 3, 4).