Главная - Статьи - Воздушный режим обслуживаемых помещений и выбор типа внутренних блоков
Статьи

Воздушный режим обслуживаемых помещений и выбор типа внутренних блоков

Практическое рассмотрение данного вопроса было получено на конкретном примере: в 2000-м году я работал в службе эксплуатации большого административного здания. Здание состояло из двух одинаковых корпусов, в которых были смонтированы системы кондиционирования VRF. И при их эксплуатации из первого корпуса поступали каждый день звонки с жалобами: «из кондиционера дует», «сквозняк», «поверните жалюзи в другую сторону» и т.д. Попытки повернуть жалюзи и отрегулировать направление воздушного потока, по сути, ни к чему не приводили – в новом направлении также сидели люди и жалобы уже стали поступать от них. Парадокс ситуации был в том, что во втором корпусе, где также были установлены VRF-системы, жалоб на «сквозняк» не было! Почему это происходило? – потому что в первом корпусе были установлены настенные внутренние блоки, а во втором – четырех-поточные кассеты.

 

Вся номенклатура внутренних блоков разнообразна, но в большинстве обслуживаемых помещений устанавливаются следующие типы местных кондиционеров: настенные, кассетные, напольно-потолочные, канальные. Причем для потребителя в первую очередь важен тип внутреннего блока и его характеристики, поскольку именно внутренний блок взаимодействует с воздухом помещения и производит явные результаты работы всей системы кондиционирования. Кроме того, внутренний блок –  «лицо» кондиционера, он располагается в обслуживаемом помещении, поэтому важнейшей его характеристикой является дизайн корпуса. В большинстве случаев выбор типа внутренних блоков основывается на двух критериях – расчетной холодопроизводительности и дизайне корпуса. Между тем, существует большой класс критериев для выбора типа внутреннего блока, основанных на обеспечении требуемого воздушного режима помещения. Пренебрежение ими приводит к установке внутреннего блока, который отлично сочетается с общим дизайном помещения, обладает необходимой мощностью по охлаждению и нагреву, но при его работе параметры воздуха в помещении не отвечают санитарным нормам и гигиеническим стандартам. Зачастую, выключив кондиционер, потребители находятся в лучших микроклиматических условиях, чем при его функционировании.

     Выбор типа и характеристик внутреннего блока должен производиться с учетом воздушного режима помещения. Для этого необходимо учитывать следующие критерии: расчетную температуру воздуха в помещении (температуру рабочей зоны); высоту рабочей зоны; максимальную скорость движения воздуха в рабочей зоне; допустимое отклонение температуры воздушной струи от расчетной температуры рабочей зоны; допустимое отклонение скорости воздушной струи от расчетной скорости в рабочей зоне. Данные параметры нормируются и различаются для теплого и холодного периодов года (таблица 1).

Таблица 1.

Оптимальные параметры воздуха в обслуживаемой зоне помещений

Период года

Температура рабочей зоны, ˚С.

Скорость воздуха рабочей зоны, м/с.

Отклонение температуры, ˚С.

Отклонение скорости воздуха, К.

Теплый

20 - 22

23 - 25

0,2

0,3

1,5

1,5

1,2

1,2

Холодный

20 - 22

0,2

1,5

1,2

 

На основании данных таблицы 1 можно определить критичные значения параметров приточной струи, при ее поступлении в рабочую зону.

     В теплый период температура рабочей зоны поддерживается за счет ассимиляции теплоизбытков помещения. Поэтому критичная температура приточной струи отличается в меньшую сторону от температуры рабочей зоны:

    

   

 

Максимальная скорость воздуха приточной струи при ее входе в рабочую зону зависит от расчетной скорости воздуха, следовательно, от расчетной температуры воздуха рабочей зоны (таблица 1). При температуре внутреннего воздуха 20 – 22 ˚С предельная скорость струи:

  

 При температуре внутреннего воздуха 23 – 25 ˚С предельная скорость струи равна:

 

     В холодный период температура рабочей зоны поддерживается за счет восполнения тепло-потерь помещения местными кондиционерами. Поэтому критичная температура приточной струи отличается в большую сторону от температуры рабочей зоны:

      

Максимальная скорость воздуха приточной струи при ее входе в рабочую зону

Для определения параметров воздушной струи при достижении рабочей зоны необходимы значения параметров воздуха на выходе из местного кондиционера.

     Для оценки величин скорости воздуха свяжем среднюю подвижность воздуха в объеме помещения с расходом подаваемого воздуха [45]. Исходя из баланса кинетической энергии приточной струи и воздуха помещения можно написать следующее уравнение:

 

 где:

Исходя из формулы (6) можно определить среднюю скорость воздуха в помещении:

 

Учитывая, что удельная тепловая нагрузка помещений в среднем равна 150 Вт/м2, а средний удельный расход воздуха равен 160 м3/(ч*кВт), можно записать следующее уравнение:      

     Пользуясь формулой (7) необходимо иметь в виду, что рассчитанная средняя квадратичная скорость воздуха относится ко всему объему помещения, в то время как подвижность воздуха нормируется в рабочей зоне. Поэтому формула (7) при подаче воздуха в верхнюю зону дает завышенный результат скорости воздуха в рабочей зоне, а при подаче воздуха в рабочую зону – заниженный.

     Фактические параметры критичных значений приточной струи для теплого и холодного периодов года в значительной степени зависят от конструкции местного кондиционера и особенностей его установки в обслуживаемом помещении. Поэтому рассмотрим эпюры температур и скоростей воздуха в помещениях с различными типами местных кондиционеров.

Настенный тип местного кондиционера. Режим охлаждения.

Рис. 1. Эпюра температур воздуха в исходящей струе настенного кондиционера в режиме охлаждения.

Рис. 2. Эпюра скоростей воздуха в исходящей струе настенного кондиционера (режим вентилятора).

     При работе настенного кондиционера в режиме охлаждения воздух в помещение подается одной плоской струей. Как правило, подача производится горизонтальным потоком для создания относительно небольшого градиента температур в помещении. Однако приточная струя под действием гравитационных сил опускается и попадает в рабочую зону, изображенную на рисунках 1 и 2 синей линией. При пересечении рабочей зоны параметры воздушной струи следующие: максимальная скорость воздуха – 3 м/с, температура воздуха – менее 21 ˚C. Сравнивая с данными таблицы 1  можно сделать вывод о несоответствии фактических параметров воздушной среды нормативным требованиям в первую очередь по критерию скорости воздуха. На рис. 2 красной линией выделена граница рабочей зоны для настенных внутренних блоков, работающих в режиме охлаждения. При установке внутреннего блока настенного типа на уровне 2 метра рабочей зоной не должно быть пространство на расстоянии 3 метра по горизонтали и 1,2 метра вниз от кондиционера. Следовательно, при использовании всей площади помещения высота установки внутреннего блока настенного типа должна составлять не менее 2,7 метров при высоте рабочей зоны 1,5 метра, либо не менее 3,2 метров при высоте рабочей зоны 2 метра.

 

Настенный тип местного кондиционера. Режим обогрева.

 

Рис. 3. Эпюра температур воздуха в исходящей струе настенного кондиционера в режиме обогрева.

Рис. 4. Эпюра скоростей воздуха в исходящей струе настенного кондиционера 

     При работе настенного кондиционера в режиме обогрева воздух в помещение подается направленным вниз потоком (рис. 3, рис. 4). При пересечении рабочей зоны параметры воздушной струи следующие: максимальная скорость воздуха – 3 м/с, температура воздуха – более 33 ˚C. В данном случае возникает отклонение фактических параметров воздушной среды от нормативных требований по критериям скорости и температуры воздуха. На рис. 4 синей линией выделена граница рабочей зоны для настенных внутренних блоков, работающих в режиме обогрева. При установке внутреннего блока настенного типа на уровне 2-х метров рабочей зоной не должно быть пространство на расстоянии 2 метра по горизонтали от кондиционера. Причем если установить настенный кондиционер выше 3 метров от уровня пола, струя теплого воздуха не будет достигать уровня пола, оставляя тем самым слой холодного воздуха внизу помещения. Поэтому использование настенных блоков в режиме обогрева не всегда оправдано.

Кассетный тип местного кондиционера. Режим охлаждения.

Скорость вентилятора – максимальная.

 

Рис. 5. Эпюра температур воздуха в исходящей струе кассетного кондиционера в режиме охлаждения.

 

Рис. 6. Эпюра скоростей воздуха в исходящей струе кассетного кондиционера (режим вентилятора).

     В отличие от настенных кондиционеров классические кассетные блоки распределяют воздух в четырех направлениях, а не в одном (рис. 5). При одинаковой высоте помещения уровень раздачи кондиционированного воздуха в кассетных моделях максимально приближен к плоскости потолка и значительно выше, чем, например, у настенных кондиционеров.  Благодаря этому при одинаковой мощности внутренних блоков кассетные блоки обеспечивают более равномерную обработку внутреннего воздуха и меньшие градиенты температур в помещении.

     При работе кассетного кондиционера в режиме охлаждения воздух в помещение подается максимально приближенным к горизонтальному направлению. При пересечении рабочей зоны параметры воздушной струи: максимальная скорость воздуха – 0,7 м/с (у настенных 3 м/с), температура воздуха – 23 ˚C (рис.5 и рис. 6). Для кассетных внутренних блоков критичным параметром является только скорость воздушной струи при поступлении в рабочую зону.

 

Кассетный тип местного кондиционера. Режим обогрева.

Скорость вентилятора – максимальная.

Угол подачи – 30 ˚

 

 

Рис. 7. Эпюра температур воздуха в исходящей струе кассетного кондиционера в режиме обогрева.

 

 

Рис. 8. Эпюра скоростей воздуха в исходящей струе кассетного кондиционера.

     В режиме обогрева, как и настенные кондиционеры, кассетные блоки дают значительные отклонения от нормативных значений, как по температуре, так и по скорости воздуха в рабочей зоне (рис. 7 и рис. 8). Если по скорости воздуха отклонения возникают только в области непосредственно под кондиционером (до 2-х метров от оси вентилятора), то по нормируемой температуре предельное значение 23,5 ˚С не выдерживается практически во всей рабочей зоне. При пересечении рабочей зоны параметры воздушной струи: максимальная скорость воздуха – 1,2 м/с, температура воздуха – 31 ˚C (рис.6 и рис. 7).

 

Напольно–потолочный тип местного кондиционера.

 

Рис. 9. Эпюра температур воздуха в исходящей струе напольного кондиционера в режиме охлаждения.

 

Рис. 10. Эпюра скоростей воздуха в исходящей струе напольного кондиционера в режиме охлаждения.

 

Рис. 11. Эпюра температур воздуха в исходящей струе напольного кондиционера в режиме обогрева.

 

 

Рис. 12. Эпюра скоростей воздуха в исходящей струе напольного кондиционера в режиме обогрева.

     При расположении напольно-потолочных блоков горизонтально под потолком воздухораспределение в кондиционируемых помещениях подобно помещениям с настенными блоками. Однако при установке их на полу получаем классическую схему распределения воздуха снизу вверх (у предыдущих блоков  - сверху вниз). Благодаря этому обработанный воздух поднимается из рабочей зоны под потолок, затем разворачивается и с минимальными скоростями и градиентами температур возвращается в рабочую зону кондиционируемого помещения (рис. 9, рис. 10, рис. 11, рис. 12). Причем эта схема воздухо-распределения характерна как для режима охлаждения, так и для режима обогрева.

При пересечении рабочей зоны параметры воздушной струи для режима охлаждения (обогрева): максимальная скорость воздуха – 4 м/с, температура воздуха – 18 ˚C (33 ˚C). Однако при достаточно больших отличиях скорости и температуры от нормативных значений, эти отклонения возникают на небольшой площади помещения (до 1,5 метров от кондиционера). В остальной части помещения параметры воздуха находятся в нормируемых пределах.

 

Выводы:

  1. При проектировании систем кондиционирования с местными кондиционерами необходимо учитывать особенности распределения воздуха в помещениях.
  2. Средняя квадратичная скорость воздуха в помещениях с внутренними блоками VRF-систем находится в нормируемых пределах - менее 0,2 м/с.
  3. Для настенных внутренних блоков минимальная высота установки должна составлять 2,7 метра.
  4. Оптимальное распределение воздуха в режиме охлаждения дают кассетные четырех-поточные внутренние блоки.
  5. Для работы в режиме обогрева лучшими характеристиками распределения воздуха обладают напольные внутренние блоки.

 

 

 

 

Автор: Сергей Брух, технический редактор журнала С.О.К.
Компания:
14.05.2018

Статьи по теме:

Чтобы добавить информацию о Бренде, вам необходимо зарегистрироваться или авторизироваться в качестве вендора

АВТОРИЗАЦИЯ РЕГИСТРАЦИЯ

Добавление новости

Главное фото новости:

Текст:

Добавить еще фото:

еще...

Добавление статьи

Главное фото статьи:

Текст:

Добавить еще фото:

еще...

Введите Email указанный при регистрации